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關于光彈性實驗的分析方法介紹

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  從光彈性實驗可以直接獲得主應力差和主應力方向。為了確定單獨的應力分量,還須借助于其他實驗方法或計算方法。
  對于二維應力問題,確定主應力或正應力分量的實驗方法,有側向變形法、電比擬法、云紋法、光彈性斜射法、全息光彈性法和全息干涉法等。采用計算方法分離主應力的,有剪應力差法、差分法和迭代法等。但在工程中常用的是剪應力差法、光彈性斜射法和全息光彈性法。平面問題的剪應力差法可根據(jù)彈性理論二維應力問題的平衡微分方程(忽略體積力)導出正應力的計算式式中為計算點i的值;為起始點的正應力;為間距中的上輔助截面AB和下輔助截面CD的剪應力差值;△x,△y為測點間距。
  正應力按下式計算:
  式中θ為第一主應力和x軸的夾角,并自x軸逆時針方向為正。
  若條紋級數(shù)N和主應力方向已知,剪應力可按下式計算:
  光彈性斜射法是二維應力分析中常用的分離應力的實驗方法。當主應力方向已知時,只要對模型進行一次正射,再將模型繞方向轉(zhuǎn)動θ角進行一次斜射,即可根據(jù)下式得出主應力:
  若未知主應力方向,或難以沿主應力方向進行斜射,須采用一次正射、兩次斜射,才能得出正應力。如模型分別繞x和y軸各轉(zhuǎn)θ角,正應力分量可由下式給出:
  式中、分別為模型繞x、y軸轉(zhuǎn)動θ角進行照射時的條紋數(shù);N0為正射的條紋數(shù)。大多數(shù)工程結構在載荷作用下常處于三維應力狀態(tài)。應用三維光彈性實驗法能有效地確定工程結構內(nèi)部的三維應力狀態(tài)。三維光彈性實驗拄包括:光彈性應力凍結法、光彈性夾片法、光彈性散光法等,以光彈性應力凍結法應用較廣。
  進行光彈性三維應力分析時,模型中的正應力差和剪應力都可用正射或斜射的方法確定。正射法將模型沿x、y、z三方向切出立方體,使偏振光分別沿三個互相正交的方向垂直照射,得出任意點的正應力差和剪應力。斜射法通常采用一次正射和兩次斜射以獲得正應力差和剪應力。要分離正應力,仍須采用剪應力差法。

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