elas 3

ZAŁĄCZNIK

ZARYS ELASTOOPTYKI

I WPROWADZENIE

Spośród wielu zastosowań elastooptyki omówiona tu będzie najczęściej stosowana metoda światła przechodzącego, stosowana przy badaniach modelowych. Modele do tych badan muszą posiadać własność dwójłomności wymuszonej. Własność ta (w największym skrócie) polega na zmianie prędkości światła, biegnącego przez materiał modelowy, w zależności od stanu odkształceń tego materiału. Największe zastosowanie znalazły takie materiały modelowe, w których zależność, prędkość (czoła fali świetlnej)-odkształcenie ma charakter liniowy. Własność taką wykazują np. żywice epoksydowe, obciążone w granicach prawa Hooke’a.

Duże zastosowanie znalazły także metody światła odbitego (badania konstrukcji rzeczywistych z naklejoną warstwą optycznie czynną) oraz zamrażania [ł].

Pierwsza z nich polega na dwukrotnym przepuszczeniu światła przez warstwę optycznie czynną. Wymaga to lustrzanej powierzchni pod warstwą optycznie czynną. Druga polega na wykorzystaniu faktu zachowania w temperaturze pokojowej efektów dwójłomności wymuszonej uzyskiwanych w temperaturze podwyższonej. Materiały modelowe używane wtedy (np. żywica Epidian 5 w temp. ok. 140°C) zachowują liniowy efekt dwójłomności w funkcji obciążeń. Model obciążony w temperaturze podwyższonej schładzany jest (pod obciążeniem) bardzo wolno (l-8°C/h) przy grubości modelu 6-50mm. Następnie ostrożnie rozcina się model na odpowiednie płaskie plasterki i prześwietla jak w normalnej metodzie światła przechodzącego, gdyż stan odkształceń (a zatem i efekt dwójłomny) został w modelu „zamrożony” (patrz [1] §6).

Oprócz trzech opisanych tu metod podstawowych stosuje się liczne ich odmiany oraz techniki specjalne służące zwykle do zwiększenia dokładności wyników lub miniaturyzacji modeli (metody kompensacji, zwielokrotniania itd. - patrz [2] §4).

2. MODEL ł PODSTAWOWE ELEMENTY APARATURY

Aby zrozumieć istotę metody elastooptycznej, niezbędne jest wyjaśnienie (lub przypomnienie) pewnych zjawisk fizycznych. Do interferencyjnych pomiarów naprężeń (lub odkształceń) metodą elastooptyczną musimy dysponować trzema podstawowymi elementami:

a)    modelem z materiału posiadającego własność dwójłomności wymuszonej,

b)    światłem monochromatycznym,

c)    parą elementów polaryzujących światło.

a) Model

Na rys. 1 przedstawiono schemat drgań optycznych wyjaśniający istotę przesunięcia fazowego dwóch drgań w materiale modelu posiadającego cechę dwójłomności wymuszonej. Czoła obu drgań Y oraz Z docierają w tej samej fazie do powierzchni czołowej modelu. Jeżeli model byłby optycznie izotropowy to oba rozpatrywane drgania przejdą przez model z tymi samymi prędkościami światła c. Po wyjściu z modelu nie nastąpiło by żadne przesunięcie fazowe obu drgań.