光彈性貼片法

將應變光學靈敏度較高的一種光彈性塑膠薄片(簡稱貼片)貼上在被測構件表面,通過測定貼片隨構件表面變形而產生的等差線干涉條紋級數,求得該構件表面應變分布的一種實驗應力分析方法。它能直接從工程構件表面測得應變的全場分布狀況,並準確測定構件應力集中現象,故能將常用的光彈性實驗技術(見光彈性法)用到工業現場的實測中去。

光彈性貼片法

正文

將應變光學靈敏度較高的一種光彈性塑膠薄片(簡稱貼片)貼上在被測構件表面,通過測定貼片隨構件表面變形而產生的等差線干涉條紋級數,求得該構件表面應變分布的一種實驗應力分析方法。它能直接從工程構件表面測得應變的全場分布狀況,並準確測定構件應力集中現象,故能將常用的光彈性實驗技術(見光彈性法)用到工業現場的實測中去。(見彩圖)

1930年,A.-C.-M.梅斯納熱最早提出此法的基本概念。 1937年,G. 奧佩爾用酚醛塑膠板作過簡單的試驗。1959年,F.贊德曼將環氧樹脂按複雜構件表面的曲率和形狀固化而形成貼片,第一次製成了能用於現場實測的反射式光彈性儀,奠定了用光彈性貼片法作定量分析的基礎。
貼片材料 此法所用的貼片材料,首先要有較高的應變光學靈敏度;其次,在室溫條件下能按零件表面的曲率成形,並在貼上後不出現初始條紋。為此,通常採用粘度較低的環氧樹脂和室溫固化劑,並加入適量的稀釋劑,製成貼片材料。所用的膠粘劑,一般也要採用室溫固化的環氧膠。遇到反光性能較差的零件表面,可在膠粘劑中加入少量鋁粉,以增加反射的光強。
聚碳酸酯也是一種有效的貼片材料,它的性能穩定,並具有更高的應變光學靈敏度;但不易按零件表面曲率成形,一般只適用於表面平整的零件。
用途 光彈性貼片法套用廣泛,如用於測定飛機的機翼、窗框、起落架、飛彈尾翼,汽車發動機機架、轉向器外殼,以及壓力容器、管板等。它是一種全場觀測的分析方法,故能發現難以預計的某些高應力區域,例如裝配、加強、焊接所帶來的應力集中區。
光彈性貼片法不僅能測量靜態的彈性應力,還能測量動態應力、彈塑性應力、殘餘應力和熱應力;不僅能測試金屬材料結構,還可測試混凝土、木材、複合材料、岩石、橡膠等材料製成的結構或零件。此外,在斷裂力學研究中,也可用此法測量裂紋尖端彈塑性應變場和裂紋擴展過程。但是此法對於許多應變很小的結構和零件,靈敏度不夠,尚有待改進。
參考書目
 F.贊德曼、S.雷德諾、J.W.戴利著,高瑞亭、黃杰藩譯:《光彈性貼片法》, 機械工業出版社,1980。(F.Zandman, S. Rednerand J. W. Dally, Photoelastic Coatings,Iowa State Univ.Press,Ames,Iowa,1977.)

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