光弹性法应力应变测量

2021-01-30

光弹性法

光弹性法是利用光学原理进行应力应变测量中具有代表性的方法之一，而其他方法如激光全息干涉法、散斑干涉法和云纹干涉法等由于视场测量范围较小一般在1μm到1mm之间，常用于实验室而很难满足工程现场的测量需求。

光弹性法测量原理

光弹性法是利用材料的双折射效应进行应力应变测试，如环氧树脂之类的各向同性的非晶体材料在自然状态下不会产生双折射现象，但当其受到载荷作用而产生应力时，就会如晶体一样表现出光学各向异性产生双折射现象，而卸载后材料又恢复光学各向同性，这就是所谓的暂时双折射效应；用具有双折射效应的透明塑料如最常用的环氧树脂材料，按一定比例制成结构件模型或者在结构件表面直接采用光贴片处理后，将被测对象置于偏振光场中施加一定的载荷，模型上便产生干涉条纹；被测对象受力越大出现的干涉条纹越多，越密集；通过直接观测结构上的条纹可以对结构的应力应变进行定性分析；图所示为北京机电研究所采用光贴片技术研究飞机座舱装配应力的全场应变条纹图：

从图中可以看出：光弹性法非常直观并且能够进行3D全场测量；如果将传统的光弹性法与计算机图像处理技术相结合，即可对零件的全场应变和应力状态进行定量分析称为数字光弹性法。

光测法特点

光弹方法是国防、航空航天领域中不可或缺的一种测试手段，与电测方法相比有许多优点：

属于非接触测量方法，具有电测方法不能达到的全场测量优势，既可以测量表面应力，也可测量内部应力；
该方法直观能够清晰地反映应力集中现象，不仅很容易找到应力集中的部位，而且可以确定应力集中系数；

但是弹性方法也存在一些不足之处：

工艺比较复杂测量周期比较长；
通常需要使用环氧树脂材料在被测结构表面进行平面和曲面贴片处理；对于一些大型构件需要按比例制作3D光弹性模型，制作工艺相对复杂；
需要将被测对象置于偏振光环境中，光学系统相对复杂。

转载请注明精川材料检测地址：www.jctest.vip