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关于光弹性实验的分析方法介绍

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  从光弹性实验可以直接获得主应力差和主应力方向。为了确定单独的应力分量,还须借助于其他实验方法或计算方法。
  对于二维应力问题,确定主应力或正应力分量的实验方法,有侧向变形法、电比拟法、云纹法、光弹性斜射法、全息光弹性法和全息干涉法等。采用计算方法分离主应力的,有剪应力差法、差分法和迭代法等。但在工程中常用的是剪应力差法、光弹性斜射法和全息光弹性法。平面问题的剪应力差法可根据弹性理论二维应力问题的平衡微分方程(忽略体积力)导出正应力的计算式式中为计算点i的值;为起始点的正应力;为间距中的上辅助截面AB和下辅助截面CD的剪应力差值;△x,△y为测点间距。
  正应力按下式计算:
  式中θ为第一主应力和x轴的夹角,并自x轴逆时针方向为正。
  若条纹级数N和主应力方向已知,剪应力可按下式计算:
  光弹性斜射法是二维应力分析中常用的分离应力的实验方法。当主应力方向已知时,只要对模型进行一次正射,再将模型绕方向转动θ角进行一次斜射,即可根据下式得出主应力:
  若未知主应力方向,或难以沿主应力方向进行斜射,须采用一次正射、两次斜射,才能得出正应力。如模型分别绕x和y轴各转θ角,正应力分量可由下式给出:
  式中、分别为模型绕x、y轴转动θ角进行照射时的条纹数;N0为正射的条纹数。大多数工程结构在载荷作用下常处于三维应力状态。应用三维光弹性实验法能有效地确定工程结构内部的三维应力状态。三维光弹性实验拄包括:光弹性应力冻结法、光弹性夹片法、光弹性散光法等,以光弹性应力冻结法应用较广。
  进行光弹性三维应力分析时,模型中的正应力差和剪应力都可用正射或斜射的方法确定。正射法将模型沿x、y、z三方向切出立方体,使偏振光分别沿三个互相正交的方向垂直照射,得出任意点的正应力差和剪应力。斜射法通常采用一次正射和两次斜射以获得正应力差和剪应力。要分离正应力,仍须采用剪应力差法。

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