к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Поляризационно-оптический метод исследования напряжений, метод фотоупругости

  1. Поляризация среды
  2. Вектор поляризации
  3. Нелинейная поляризация среды
  4. Поляризация волн
  5. Поляризация света
  6. Поляризация оптического излучения
  7. Деполяризация света
  8. Вращение плоскости поляризации света
  9. Интерференция поляризованных лучей
  10. Отражение света
  11. Поляризованная люминесценция
  12. Межзвездная поляризация
  13. Поляризуемость частиц, атомов, молекул
  14. Рентгеновская поляризуемость
  15. Поляризованные нейтроны
  16. Поляризованные ядра
  17. Поляризационные эффекты в ядерных реакциях
  18. Поляризационные приборы
  19. Поляризационные призмы
  20. Поляризационный светофильтр
  21. Поляризатор
  22. Поляроид
  23. Поляриметр
  24. Полярископ
  25. Поляриметрия
  26. Поляризационная микроскопия
  27. Поляризационная голография
  28. Терминология оптики
Поляризационно-оптический метод исследования напряжений, метод фотоупругости - экспериментальный метод исследования напряжённо-деформированного состояния элементов машин и конструкций на прозрачных моделях из оптически чувствительных материалов. Метод основан на искусственном временном двулучепреломлении - свойстве большинства прозрачных изотропных материалов (стекла, целлулоида, желатина, пластмасс) под действием нагрузки становиться оптически анизотропным. Оптич. анизотропию среды можно полностью охарактеризовать эллипсоидом показателей преломления.

Три главных показателя преломления n1, n2, n3 образуют три полуоси эллипсоида, направления к-рых совпадают с направлениями гл. осей тензора напряжений s1, s2, s3:

4006-100.jpg

где 4006-101.jpg- коэф. преломления напряжённого тела, 4006-102.jpgи 4006-103.jpg - оптич. коэф., характеризующие для данного материала зависимости между двойным лучепреломлением и напряжённым состоянием.

В пластинке, нагруженной в своей плоскости, напряжение s3, направленное нормально к ней, равно нулю. При этом одна из гл. плоскостей оптич. симметрии совпадает с её плоскостью. Для света, падающего перпендикулярно к плоскости пластинки, ур-ния (1) принимают вид

4006-104.jpg

Относит, оптич. разность хода4006-105.jpg или4006-106.jpg- ур-ние Вертгейма, к-рое является основным при решении плоских задач оптич. методом (d - толщина пластинки, С - относит. оптич. коэф. напряжений).

Рис. 1. Схема полярископа; D - диафрагма, Е - экран.


4006-107.jpg


Оптич. свойства нагруженной пластинки определяют при просвечивании её в полярископе. Различают круговые и линейные (плоские) полярископы. Круговой полярископ (рис. 1) включает: источник света S (монохроматический - газоразрядные лампы со светофильтрами или источники белого света - лампы накаливания); поляризатор Р, после прохождения к-рого свет становится линейно поляризованным; пластинку в четверть длины волны4006-108.jpg преобразующую линейно поляризованный свет в свет, поляризованный по кругу; систему линз, дающую параллельный пучок света; компенсирующую пластинку в четверть длины волны4006-109.jpg по прохождении через к-рую снова получаем линейно поляризованный свет; анализатор А, пропускающий свет только с одним направлением колебаний светового век-

тора; систему линз, проектирующую изображение на экран. В пространстве между пластинками в четверть длины волны (рабочее поле кругового полярископа) имеем параллельный пучок света, поляризованного по кругу. Если в круговом полярископе убрать пластинки в четверть длины волны, то в рабочем поле получим параллельный пучок линейно поляризованного света, т. е. плоский полярископ. Интенсивность освещённости экрана кругового полярископа с монохроматич. источником света

4006-110.jpg

где4006-111.jpg- интенсивность света, вышедшего из поляризатора,4006-112.jpg- длина волны источника света. В точках интерференц. изображения пластинки (нагруженной модели), в к-рых4006-113.jpgнаблюдается погашение света, в точках, где 4006-114.jpg - макс. освещённость. На изображении модели (рис. 2) получаются светлые и тёмные полосы разных порядков

4006-115.jpg

Рис. 2. Картина полос при растягивании пластинки с круглым отверстием.

т (картина полос). Точки, лежащие на одной полосе, имеют одинаковую разность гл. напряжений:4006-116.jpg

4006-117.jpg Здесь4006-118.jpg- цена полосы модели, т. е. величина разности гл. напряжений в модели, вызывающих разность хода4006-119.jpgЦена полосы4006-120.jpg и относит. оптич. коэф. С характеризуют оптич. чувствительность материала и являются постоянными при пост. температуре 4006-121.jpgпри одинаковых d p l).

Для определения направления гл. напряжений4006-122.jpgи 4006-123.jpg модель помещают в линейный полярископ. Интенсивность освещённости экрана линейного полярископа с пластинкой в рабочем поле рассчитывается по ф-ле

4006-124.jpg

где 4006-125.jpg- угол между направлением плоскости колебаний светового вектора луча, вышедшего из поляризатора, и направлением одного из гл. напряжений - 4006-126.jpg пли4006-127.jpgПри4006-128.jpg= 0 пли4006-129.jpg(плоскость пропускания поляризатора совпадает с направлением4006-130.jpgили4006-131.jpg) экран затемнён независимо от величины D. Т. о. в тёмных точках на интерференц. изображении модели направление 4006-132.jpg или 4006-133.jpg совпадает с плоскостью пропускания поляризатора. Поскольку направление 4006-134.jpg и4006-135.jpg меняется непрерывно, точки с одинаковыми направлениями4006-136.jpgи4006-137.jpgлежат на непрерывных тёмных линиях - т. н. изоклинах. При синхронном повороте скрещенных поляризатора и анализатора изоклины меняют своё положение. Поэтому можно построить поле изоклин для разл. углов4006-138.jpgнаклона поляризатора к горизонтальной оси.

Описанный метод определения разности4006-139.jpg-4006-140.jpgназ. методом полос и является более простым, но менее точным по сравнению с методами компенсации, где для измерения D используются клиновые, поворотные, ме-ханич. компенсаторы, а также способы гониометрич, компенсации. Т. о., чисто оптич. измерениями можно определить разность гл. напряжений4006-141.jpgи их направление. В случаях, когда необходимо знать все три компонента тензора напряжений в отдельности, применяются разл. методы разделения нормальных напряжений: численные, графические и экспериментальные.

Оптически чувствительные материалы, применяемые для изготовления моделей, должны иметь высокую прозрачность, оптич. и механич. изотропию, стабильные оптико-механич. характеристики и необходимую прочность. Их можно разделить на три группы: стёкла, полимеры, прозрачные металлы - галлоиды серебра, таллид и их сплавы - материалы кристаллич. строения.

П--о. м. применяется также для решения объёмных задач. При этом измерения оптич. величин, связанных с напряжениями [ур-нпя (1)], необходимо проводить по толщине объёмной модели, что крайне трудно, а часто практически невозможно. Поэтому для решения объёмных задач существуют методы: "замораживания" деформаций с последующей распиловкой модели на тонкие срезы, оптически чувствительных вклеек, рассеянного света, интегральной фотоупругости. Эти методы позволяют определять напряжения внутри модели. Наиб. распространение получил метод "замораживания".

Исследования проводят на трёхмерных моделях из полимерных материалов, имеющих сетчатую структуру (напр., отверждённые эпоксидные смолы и др.), к-рые при комнатной температуре находятся в стеклообразном, а при повышенной4006-142.jpg- в высокоэлас-тич. состоянии. В высокоэластич. состоянии полимер деформируется упруго. Если нагретую модель из такого материала нагрузить, а затем охладить под нагрузкой, то упругие высокоэластич. деформации и обусловленная ими оптич. анизотропия сохранятся при снятии нагрузки и при разрезке модели на тонкие пластинки (срезы). Оптич. анизотропию в срезах (относит. разность хода D и направления плоскостей поляризации лучей) измеряют в полярископах описанными способами и определяют величину разности псевдоглавных напряжений и их направления в плоскости среза:

4006-143.jpg

Если срез совпадает с плоскостью4006-144.jpg и 4006-145.jpg - макс. и мин. напряжения на площадках, перпендикулярных плоскости среза, d - толщина среза, СT - относит. оптич. коэф. материала при температуре высокоэластич. состояния. Просвечивание трёх взаимно перпендикулярных срезов (или одного в трёх направлениях) позволяет определить три разности нормальных напряжений - 4006-146.jpgи три касат. напряжения в выбранной системе координат.

П--о. м. применяется к исследованию ряда др. задач механики твёрдого деформиров. тела. Фотопластичность - способ исследования упругопластич. задач на прозрачных моделях П--о. м. Наиб. применение нашли целлулоид, полистирол, поликарбонат, прозрачные металлы. Напр., поликарбонат имеет диаграмму растяжения, характерную для поли-кристаллич. материалов. В зоне упругих деформаций наблюдается линейная связь между двойным лучепреломлением и напряжениями, в пластической - эта зависимость имеет более сложный вид, определяемый тарировкой материала.

Фотоползучесть - исследование задач ползучести на прозрачных моделях. Этот способ развивается в двух направлениях: прямое моделирование, когда изучаются модели, материал к-рых обладает реологич.

свойствами, подобными свойствам материала натурных объектов; косвенное моделирование, когда задача решается на основе методов упругих аналогий.

Фототермоупругость - применение П--о. м. для изучения термоупругих напряжений. Разработан ряд способов. Наиболее распространено исследование тепловых напряжений на прозрачных нагреваемых пли охлаждаемых моделях (геометрически подобных), в к-рых создаются температурные поля, подобные натуре. Эффективным является метод "замораживания - размораживания" деформаций. Плоская или объёмная модель составляется как монолитная склейка элементов из оптически чувствительного материала, в к-рых предварительно созданы и заморожены деформации, соответствующие свободным тепловым перемещениям. Нагрев склеенной модели приводит к "размораживанию" деформаций и установлению искомого напряжённого состояния, фиксируемого затем путём охлаждения модели.

Разработаны также способы фиксации оптпч. анизотропии, вызванной тепловыми напряжениями, при облучении моделей g-лучами. Это позволяет моделировать задачи пространственной термоупругости (метод радиац. фототермоупругости). Применение скоростных кинокамер и синхронизирующих устройств, согласующих во времени динамич. нагружение моделей и съёмку картин полос, вызванных упругими волнами, лежит в основе динамич. фотоупругости.

Достаточно полно разработано применение П--о. м. для исследования сварочных напряжений. Т. к. перечисленные способы исследования ведутся на прозрачных моделях, то всегда необходимо решать вопросы выбора параметров модели и перехода к соответствующим величинам натурного объекта (оригинала). Теория подобия в П--о. м. достаточно хорошо разработана.

К П--о. м. относится также метод оптически чувствительных покрытий, согласно к-рому на поверхность исследуемого объекта наносится тонкий слой оптически чувствительного материала. Деформации исследуемой поверхности будут полностью совпадать с деформациями покрытия, определение к-рых осуществляется П--о. м. В этом случае применяются отражат. полярископы. Метод позволяет исследовать упруго-пластич. деформации, процессы разрушения и ползучести, деформации в микрообластях. Может использоваться не только в лабораториях, но и в промышленных и полевых условиях, на моделях и реальных конструкциях.

Литература по поляризационно-оптическим методам исследования напряжений (методам фотоупругости)

  1. Александров А. Я., Ахметзянов М. X., Поляризационио-оптические методы механики деформируемого тела, М., 1973;
  2. Абен X. К., Интегральная фотоупругость, Тал., 1975;
  3. Метод фотоупругости, т. 3, М., 1975;
  4. Материалы VIII Всесоюзной конференции по методу фотоупругости, т. 1-4, Тал., 1979;
  5. Экспериментальные методы исследова-. ния деформаций и напряжений, К., 1981.

В. И. Савченко

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что релятивизм (СТО и ОТО) не является истинной наукой? - Истинная наука обязательно опирается на причинность и законы природы, данные нам в физических явлениях (фактах). В отличие от этого СТО и ОТО построены на аксиоматических постулатах, то есть принципиально недоказуемых догматах, в которые обязаны верить последователи этих учений. То есть релятивизм есть форма религии, культа, раздуваемого политической машиной мифического авторитета Эйнштейна и верных его последователей, возводимых в ранг святых от релятивистской физики. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 14.10.2019 - 03:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 18:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:25: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:03: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биохимия мозга от проф. С.В. Савельева и не только - Карим_Хайдаров.
12.10.2019 - 07:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Константина Сёмина - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 08:59: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 06:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 03:57: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 03:33: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 03:22: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Глобальное потепление - миф или... миф? - Карим_Хайдаров.
09.10.2019 - 19:01: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution