動態光彈性法
正文
實驗應力分析的一種方法，用以研究彈性體動態應力和應力波傳播規律。當彈性體受衝擊載荷或爆炸載荷作用時，它的內部每一點的應力狀態將隨時間而迅速變化。根據彈性力學中的應力波傳播理論，在平面應力的情況下，脹縮波（縱波）和剪下波（橫波）在介質中傳播的速度c1和c2分別為：
，
，
式中E為材料的彈性模量;ν為泊松比;ρ為材料的密度。
此方法所用的模型，由具有應力雙折射效應的透明塑膠製成。採用高速攝影機記錄時，須配備很強的閃光源，並使動載荷源、光源、攝影機和控制電路同步啟動，即可拍攝一組反映彈性體內部應力瞬時變化的干涉條紋。
公式1928年，日本辻二郎首先用電影攝影機拍攝光彈性照片的方法研究動態現象,但因受到拍攝速度的限制,難以拍攝應力波的傳播過程。從50年代起，隨著高速攝影技術的發展,特別是每秒近百萬幅的高速攝影機,以及多次瞬閃的火花式攝影機問世後，動態光彈性的實驗和研究有了較大的進展(見圖1)。採用這種方法，可以研究撞擊應力和動態應力集中問題、地震波在不同介質中的傳播規律、衝擊波對地下結構物的作用，以及構件中裂紋的傳播過程和止裂規律等。
進行動態光彈性應力分析時，可直接按等差線確定邊界應力。由於實驗時難以同時獲得等傾線，所以內部應力的分離還須採用輔助方法，例如雙光束的斜射法。如果用彈性模量較低的材料製成模型進行實驗，也可用雲紋法作輔助方法。多脈衝紅寶石雷射器出現後，可以實現全息動態光彈性測量，以獲得動態的等和線與等差線（圖2）來進行主應力的分離（見全息光彈性法）。由於光彈性材料的光學和力學性能隨著材料的應變率而變化，因此，實驗時必須測定材料的動態光學性能和力學性能。再根據其動態性能進行應力分析和模擬。
高速攝影的曝光時間，取決於條紋級數的改變速率以及所要求的條紋清晰度。彈性模量高的光彈性材料的應力波，其速度c1約為2000米／秒,曝光時間小於1微秒。使用可控同步的帶Q開關的脈衝雷射器時,曝光時間可縮短到幾十毫微秒，並能得到清晰的照片。採用彈性模量低的材料，可以降低對攝影技術的要求，但由於材料的粘彈性，將影響動態模擬的正確性，而只能用於定性研究。具有合適的光學和力學性能的滯彈性材料，可以用來研究非線性應力波和粘塑性應力波的傳播。
用光學靈敏材料和光學不靈敏材料製成的組合模型，可以用來研究板、殼結構和三維問題。用光彈性貼片法也可以測定結構物表面的動態應力。將光彈性的光學信號通過光電轉換輸入電子計算機，可以實現單點或多點的動態應力的自動記錄和數據處理。
動態光彈性法的重要意義在於為理論研究和工程套用提供了瞬態應力現象的實驗依據。它已用於研究平面載荷所產生的動態問題。
參考書目
J.Kestens, ed.,The Photoelastic Effect and Its Application,Springer-Verlag,New York,1975.
配圖
dongtaiguangtanxingfa動態光彈性法
dynamicphotoelasticity
實驗應力分析的一種方法，用以研究彈性體動態應力和應力波傳播規律。當彈性體受衝擊載荷或爆炸載荷作用時，它的內部每一點的應力狀態將隨時間而迅速變化。根據彈性力學中的應力波傳播理論，在平面應力的情況下，脹縮波（縱波）和剪下波（橫波）在介質中傳播的速度和分別為：
[123-01]，
[123-02]，式中為材料的彈性模量;為泊松比;為材料的密度。
此方法所用的模型，由具有應力雙折射效應的透明塑膠製成。採用高速攝影機記錄時，須配備很強的閃光源，並使動載荷源、光源、攝影機和控制電路同步啟動，即可拍攝一組反映彈性體內部應力瞬時變化的干涉條紋。（見彩圖[用動態光彈性法顯示平板在邊緣受衝擊載荷下出現的等差線的變化過程(一)=0.3毫秒]=0.3毫秒"class=image>、[用動態光彈性法顯示平板在邊緣受衝擊載荷下出現的等差線的變][化過程(二)=0.9毫秒]=0.9毫秒"class=image>、[用動態光彈性法顯示平板在邊緣受衝擊載荷下出現的等差線的變化過程(三)=1.5]=1.5"class=image>[毫秒]、[用動態光彈性法顯示平板在邊緣受衝擊載荷下出現的等差線的變化過程(四)=2.1毫秒]=2.1毫秒"class=image>、[用動態光彈性法顯示平板在邊緣受衝擊載荷下出現的等差線的變][化過程(五)=3.0毫秒]=3.0毫秒"class=image>、[用動態光彈性法顯示平板在邊緣受衝擊載荷下出現的等差線的變化過程(六)=3.3]=3.3"class=image>[毫秒]）
1928年，日本二郎首先用電影攝影機拍攝光彈性照片的方法研究動態現象,但因受到拍攝速度的限制,難以拍攝應力波的傳播過程。從50年代起，隨著高速攝影技術的發展,特別是每秒近百萬幅的高速攝影機,以及多次瞬閃的火花式攝影機問世後，動態光彈性的實驗和研究有了較大的進展(見圖1[多次火花式攝影機的光學系統示意圖])。採用這種方法，可以研究撞擊應力和動態應力集中問題、地震波在不同介質中的傳播規律、衝擊波對地下結構物的作用，以及構件中裂紋的傳播過程和止裂規律等。
進行動態光彈性應力分析時，可直接按等差線確定邊界應力。由於實驗時難以同時獲得等傾線，所以內部應力的分離還須採用輔助方法，例如雙光束的斜射法。如果用彈性模量較低的材料製成模型進行實驗，也可用雲紋法作輔助方法。多脈衝紅寶石雷射器出現後，可以實現全息動態光彈性測量，以獲得動態的等和線與等差線（圖2[爆炸載荷產生的應力波到達圓孔附近時的全息圖像]）來進行主應力的分離（見全息光彈性法）。由於光彈性材料的光學和力學性能隨著材料的應變率而變化，因此，實驗時必須測定材料的動態光學性能和力學性能。再根據其動態性能進行應力分析和模擬。
高速攝影的曝光時間，取決於條紋級數的改變速率以及所要求的條紋清晰度。彈性模量高的光彈性材料的應力波，其速度約為2000米／秒,曝光時間小於1微秒。使用可控同步的帶Q開關的脈衝雷射器時,曝光時間可縮短到幾十毫微秒，並能得到清晰的照片。採用彈性模量低的材料，可以降低對攝影技術的要求，但由於材料的粘彈性，將影響動態模擬的正確性，而只能用於定性研究。具有合適的光學和力學性能的滯彈性材料，可以用來研究非線性應力波和粘塑性應力波的傳播。
用光學靈敏材料和光學不靈敏材料製成的組合模型，可以用來研究板、殼結構和三維問題。用光彈性貼片法也可以測定結構物表面的動態應力。將光彈性的光學信號通過光電轉換輸入電子計算機，可以實現單點或多點的動態應力的自動記錄和數據處理。
動態光彈性法的重要意義在於為理論研究和工程套用提供了瞬態應力現象的實驗依據。它已用於研究平面載荷所產生的動態問題。 動態光彈性法dynamicphotoelasticity
實驗應力分析的一種方法，用以研究彈性體動態應力和應力波傳播規律。
當彈性體受衝擊載荷或爆炸載荷作用時，它的內部每一點的應力狀態將隨時間而迅速變化。根據彈性力學中的應力波傳播理論，在平面應力的情況下，脹縮波（縱波）和剪下波（橫波）在介質中傳播的速度c1和c2 式中E為材料的彈性模量;ν為泊松比;ρ為材料的密度。
