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技術(shù)文章

光彈儀是建立在光彈性法基礎(chǔ)上的光學(xué)測量儀器

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光彈性法是一種光學(xué)應(yīng)力測量方法。它利用具有雙折射性能的透明材料制作成與實(shí)際工程結(jié)構(gòu)、部件或零件幾何形狀相似的模型,并在模型上施加與實(shí)際部件相似的載荷,根據(jù)光彈性條紋即可計(jì)算模型邊界和內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力,再由相似理論換算成原件上的應(yīng)力,其精度能滿足工程設(shè)計(jì)的要求。光彈性法可以測量幾何形狀與載荷條件較為復(fù)雜的構(gòu)件應(yīng)力,特別是可測量其它方法難以解決的應(yīng)力集中及內(nèi)部應(yīng)力問題。因而,受到學(xué)術(shù)和工程領(lǐng)域的青睞。
 
光彈儀是利用光彈性法建立在某些有應(yīng)力的透明材料具有人為雙折射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,使應(yīng)力的測量轉(zhuǎn)化為光學(xué)的測量儀器。當(dāng)一束自然光通過起偏鏡后得到平面偏振光。它垂直透射一受載荷的平面模型時(shí),將沿著一點(diǎn)上的兩主應(yīng)力σ1和σ2 方向分解成兩束速度不同的平面偏振光,通過模型后,產(chǎn)生一相對光程差△。實(shí)驗(yàn)證明,光程差與該點(diǎn)的主應(yīng)力差成正比,與模型的厚度成正比。因此,得到應(yīng)力光性定律如下: △=Cδ(σ1-σ2) 式中 C -應(yīng)力光學(xué)系數(shù) δ-模型厚度 具有相對光程差△的上述兩束偏振光,通過檢偏鏡后,發(fā)生干涉。當(dāng)檢偏鏡與起偏鏡的偏振軸互相正交時(shí),干涉后的光強(qiáng)度Ⅰ為 式中 λ-光的波長 θ-主應(yīng)力與偏振軸之間的夾角 因此,將出現(xiàn)兩類光強(qiáng)度為零的干涉條紋,也就是等差線和等傾線。
 
數(shù)字化光彈儀由漫射光源、偏光系統(tǒng)、四分之一波片系統(tǒng)自動步進(jìn)加力架和CCD及鏡頭(可更換)組成。起偏鏡和檢偏鏡可以同步回轉(zhuǎn),兩套四分之一波片也可以同步回轉(zhuǎn),同時(shí)該偏光片及四分之一波片也能同步旋轉(zhuǎn)。從而滿足進(jìn)行相移測量等差線、等傾線、倍增等數(shù)字化功能。

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