光彈性試驗

光彈性試驗（photo elastic test）是航空太空飛行器設計過程中檢測零部件光效應的一種試驗，是將全息照相和光彈性法相結合而發展起來的一種實驗應力分析方法。

基本介紹

• 中文名：光彈性試驗
• 外文名：photo elastic test
• 功能：檢測零部件光效應
• 原理：全息照相和光彈性法結合
• 一級學科：航空航天科技
• 二級學科：航空太空飛行器設計

試驗原理和方法

光彈性試驗是一種用光學方法測量受力摸型上各點應力狀態的實驗應力分析方法。它是採用具有雙折射性能的透明材料，製作與實際構件形狀相似的模型，並在模型上施加與實際構件形狀相似的外力，把承載的模型置於偏振光場中，可觀察到一些與模型上各點應力狀態有關的條紋，這些條紋可用來確定模型各點的應力。由於簡單構件在拉伸、壓縮、扭轉和彎曲變形下，其應力分布與材料的彈性常數E和μ無關，因此實際構件中的應力可以運用相似原理，由模型的應力換算出來。根據光的波動理論，由光源發出的光經過偏振片P成為平面偏振光，它通過在應力作用下，用具有光敏性材料製成的模型後，產生雙折射，使光沿著兩個主應力方向分解為兩個折射路、率不同的平面偏振光，其傳播速度不同，產生光程差δ當檢偏鏡A的震動軸與起偏鏡P震動軸正交時，這樣光通過A鏡後，就變成了與A鏡震動軸平行的平面震動波，並產生光干涉現象。

全息光彈性法

在全息光彈性法中，用單曝光法能給出反映主應力差的等差線；用雙曝光法能給出反映主應力和的等和線。根據測得的等差線和等和線的條紋級數，便可計算出模型內部的主應力分量。

20世紀60年代後期，M.E.福爾內、J.D.奧瓦內西翁等人將全息照相用於光彈性實驗，獲得了等和線條紋以及等和線和等差線的組合條紋。後來，許多學者套用組合條紋分析平面應力問題。

此法所用的全息光彈性儀,其光路中布置有偏振元件，能獲得具有偏振特性的物光和參考光。

透過模型的物光和參考光，在全息底片上干涉而成包含著物光波陣面信息的全息圖，經過曝光、顯影和定影以後的全息底片，再用參考光照射，便可再現物光波陣面。如經兩次曝光，將模型承受應力和不受應力兩種狀態的物光波陣面記錄在同一張全息底片上，再現時便可以同時再現承受應力和不受應力兩種狀態的物光，並獲得反映應力分布的兩組物光干涉而得的條紋。

利用光彈性法，可以研究幾何形狀和載荷條件都比較複雜的工程構件的應力分布狀態，特別是應力集中的區域和三維內部應力問題。對於斷裂力學、岩石力學、生物力學、粘彈性理論、複合材料力學等，也可用光彈性法驗證其所提出的新理論、新假設的合理性和有效性，為發展新理論提供科學依據。