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平面光弹性实验

平面光弹性实验
平面光弹性实验

平面光弹性实验

一:实验目的

(1)学会绘制等倾线图。

(2)用剪应力差法计算标准模型中某一截面上的应力分布。

二:实验步骤

(1)安装好数码光弹仪。

(2)调整好光弹仪各镜轴位置,使之成为正交平面偏振布置。

(3)调整加载架,安装标准试件。

(4)按一定角度间隔小心旋转加载架,观察等倾线图。

(5)绘制等倾线图,安装标准试件。

(6)调整光弹仪各镜轴位置,在双正交圆偏振布置下绘制等差线图,并确定条纹级数。

三:数据分析

1:绘制剪应力图。

第一步先跟据不同角度拍摄的图片,帮等倾线画出来。由于对径受压圆环对称轴是两条等倾线,我选这两条等倾线为坐标轴,我采取的方式是将在白光照射时应力很小时的图片都放在ps中,将所有的图片都旋转到同一个角度(由于做实验的时候模型在旋转),之后根据不同图片等倾线直接绘制等倾线图。

2:根据剪应力差法计算一截面上的应力分布。

在圆偏振布置红色光线照射下的图片上选取线OK作为要计算的截面,在OK 上等距的选取六个等分点从左到右分别为0,1,2,3,4,5,6填入下面剪应力差法计算表格第一列,再选取俩辅助截面AB,CD,与OK的距离都是dy/2。其中

dx/dy=2,且将AB ,CD 也5等分,如下图所示。

有上面等差线和等倾线条纹图,测量OK ,AB ,CD 截面上各分点的等差线条纹级数N 和等倾线角度θ。不过θ是σ1与x 轴的夹角还是σ2与x 轴的夹角还是待定,不过由于竖直的等倾线上点θ=0.水平θ=90,则很容易判断θ的大小。

τxy=Nfsin2θ/2h

这里f是需要通过计算得到。Δσ=σ1-σ2=Nf/h,

其中圆盘中心的的应力为Δσ=σ

1-σ

2

=8P/(πDh)

则f=8P/(πDN),其中N=3.2(红光入射),P=,D=50mm,则f=25000 N/m 通过上面公式就可以计算截面和参考面的τ

xy

之后就是计算σ

x 和σ

y

。根据(σ

x

i

=(σ

x

i-1

-Δτ

xy

|i

i-1

Δx/Δy可以算出截面

每一点的σ

x

,之后再根据

σy=σx-Nfcos2θ/h

则σ

y

可以算得

四:误差分析

本实验由于测量精度不是很高,导致实验数据误差可能很大。

误差有:

1:角度不能连续测量造成的误差。

2:画等倾线时由于相邻区域内主应力角变化不是很大,导致等倾线不是很准确。

3:试件不是完全的各向同性,导致结果出现误差。

力学实验报告

力学实验报告 篇一:工程力学实验(全) 工程力学实验学生姓名:学号:专业班级:南昌大学工程力学实验中心目录实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验二金属材料的压缩试验实验三复合材料拉伸实验实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验实验六弯曲正应力电测实验实验七叠(组)合梁弯曲的应力分析实验实验八弯扭组合变形的主应力测定实验九偏心拉伸实验实验十偏心压缩实验实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验实验十三冲击实验实验十四压杆稳定实验实验十五组合压杆的稳定性分析实验实验十六光弹性实验实验十七单转子动力学实验实验十八单自由度系统固有频率和阻尼比实验 1 2 6 9 12 16 19 23 32 37 41 45 47 49 53 59 62 65实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验时间:设备编号:温度:湿度:一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理引伸仪标距l =mm 实验前 2低碳钢弹性模量测定 E? 实验后 ?F?l = (?l)?A 屈服载荷和强度极限载荷 3载荷―变形曲线(F―Δl曲线)及结果四、问题讨论(1)比较低碳钢与铸铁在拉伸时的力学性能;(2)试从不同的断口特征说明金属的两种基本破坏形式。 4篇二:工程力学实验报告工程力学实验报告自动化12级实验班 1-1 金属材料的拉伸实验一、试验目的 1.测定低碳钢(Q235 钢)的强度性能指标:上屈服强度ReH,下屈服强度ReL和抗拉强度Rm 。 2.测定低碳钢(Q235 钢)的塑性性能指标:断后伸长率A和断面收缩率Z。 3.测定铸铁的抗拉强度Rm。 4.观察、比较低碳钢(Q235 钢)和铸铁的拉伸过程及破坏现象,并比较其机械性能。 5.学习试验机的使用方法。二、设备和仪器 1.试验机(见附录)。 2.电子引伸计。 3.游标卡尺。三、试样 (a) (b) 图1-1 试样拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较,必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T228-2002 “金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样,如图(1-1)所示。它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接,以保证试样

拉伸法测弹性模量 实验报告0204192300

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院(系) 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 11 日,第12周,星期 二 第 5-6 节 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求: 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备: 弹性模量拉伸仪(包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置), 米尺, 螺旋测微器 实验原理和内容: 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝, 长度为l , 截面积为S , 一端固定后竖直悬挂, 下端挂以质量为m 的砝码; 则金属丝在外力F=mg 的作用下伸长Δl 。 单位截面积上所受的作用力F/S 称为应力, 单位长度的伸长量 Δl/l 称为应变。 有胡克定律成立:在物体的弹性形变范围内,应力F/S 和Δl/l 应变成正比, 即 l l ?=E S F 其中的比例系数 l l S F E //?= 称为该材料的弹性模量。 性质: 弹性模量E 与外力F 、物体的长度l 以及截面积S 无关, 只决定于金属丝的材料。 成 绩 教师签字

实验中测定E , 只需测得F 、S 、l 和即可, 前三者可以用常用方法测得, 而的数量级l ?l ?很小, 故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下: 初始状态下, 平面镜为竖 直状态, 此时标尺读数为n 0。 当金属丝被拉长以l ?后, 带动平面镜旋转一角度α, 到图中所示M’位置; 此时读得标尺读数为n 1, 得到刻度变化为 。 Δn 与呈正比关系, 且根据小量 01n n n -=?l ?忽略及图中的相似几何关系, 可以得到 (b 称为光杠杆常数) n B b l ??= ?2将以上关系, 和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式, 可以得到 n b D FlB E ?= 2 8π(式中B 既可以用米尺测量, 也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量; 后者的原理见附录。) 根据上式转换, 当金属丝受力F i 时, 对应标尺读数为n i , 则有 02 8n F bE D lB n i i +?= π可见F 和n 成线性关系, 测量多组数据后, 线性回归得到其斜率, 即可计算出弹性模量E 。 P.S. 用望远镜和标尺测量间距B : 已知量: 分划板视距丝间距p , 望远镜焦距f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2, 读数差为ΔN 。 在几何关系上忽略数量级差别大的量后, 可以得到 , 又在仪器关系上, 有x=2B , 则 , () 。 N p f x ?= N p f B ??=21100=p f 由上可以得到平面镜到标尺的距离B 。

光弹性实验报告

光弹性实验报告 一、 实验目的 1. 了解光弹性仪各部分的名称和作用,掌握光弹性仪的使用方 法。 2. 观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应。 3. 掌握平面偏正光场和圆偏振光场的形成原理, 和调整镜片(起 偏镜、 检偏镜、1/4波片)的方法。 4. 通过圆盘对径受压测量材料条纹级数 f ,并通过实验求出两 端受压方片中心截面上的应力。 5. 用理论公式计算出方片中心截面上的应力,并与实验得出的 数据相 比对,判断实验数据的准确性。 二、 实验原理和方法 首先引入偏振光的概念,如光波在垂直于传播方向的平面内只在 某一个 方向上振动,且光波沿传播方向上所有点的振动均在同一个平 面内,则此种光波称为平面偏振光。 双折射:当光波入射到各向异性的晶体如方解石、云母等时,一 般会分 解为两束折射光线,这种现象称为双折射。 从一块双折射晶体上,平行于其光轴方向切出一片薄片,将一束 平面偏 振光垂直入射到这薄片上,光波即被分解为两束振动方向互相 垂直的平面偏振光,其中一束比另一束较快地通过晶体。于是,射出 薄片时,两束光波产生了一个相位差。这两束振动方向互相垂直的平 面偏振光,其传播方向一致,频率相等,而振幅可以改变。设这两束 平面偏振光为: u 1 a 〔sin ( t ) ( 1) u 2 a 2sin ( t ) (2) 式中 a i a 2 —振幅 —两束光波的相位差 将上述两方程(1)(2)合并,消去时间t ,即得到光路上一点的 合成光矢量末端的运动轨迹方程式,此方程式在一般的情况下是一个 椭圆方程,如果31 a 2 a , -,则方程式成为圆的方程: 2 U 2 u f a 2 (3) 光路上任一点合成光矢量末端轨迹符合此方程的偏振光称为圆 偏振光,

低碳钢弹性模量e的测定实验报告doc

低碳钢弹性模量e的测定实验报告 篇一:低碳钢弹性模量E的测定 低碳钢弹性模量E的测定 一、实验目的 1.在比例极限内测定低碳钢的弹性模量E 2.验证虎克定律 二、实验设备 1. WE-300型液压式万能试验机。 2.蝶式引伸仪、游标卡尺、米尺。 三、实验原理 低碳钢弹性模量E的测定,是在比例极限以内的拉伸试验中进行的。低碳钢在比例极限内服从胡克定律,即PL0 ?L?EA0 式中,P为轴向拉力,L0是引伸仪标距长度(亦即试件的标距),A0为试件原始截面面积。 为了验证胡克定律和消除测量中可能产生的误差,我们采用“增量法”测量低碳钢的弹性模量。就是对试件逐级增加同样大小的拉力?P,相应地由引伸仪测得在引伸仪标距范围内的轴向伸长量?li。如果每一级拉力?P增量所引起的轴向伸长量?li基本相等,这就验证了胡克定律。根据测得的各级轴向伸长量增量的平均值?l平均,可用下式算出弹性模量

E??PL0 A0?l平均 利用“增量法”进行测量时,还能判断实验有无错误(本文来自:小草范文网:低碳钢弹性模量e的测定实验报告),因为若发现各次的应变增量不按一定规律变化,就说明实验工作有问题,应进行检查。实验时,为了消除试验机夹具与试件的间隙,以及引伸仪机构内的间隙,需要加初载荷P0 四、实验步骤 1.用游标尺测量试件直径。 2.开动万能机,使上夹头抬高3厘米,将试件上部装入试验机上夹头内, 移动下夹头到适当位置,再夹紧试件下部。 3.把蝶式引伸仪加在试件上,如图1-3所示。 4.拟定加载方案:从载荷P=4KN开始读数,以后载荷每增加2KN读一次引伸仪数据。选好测力盘,调整试验机测力指针,使其对准零点,将引伸仪上左右两只千分表上大指针,也调到零点. 5.关闭回油阀、送油阀,启动电源,缓慢打开送油阀开始加载。取P0 =4KN作为初载荷,记下引伸仪初读数.以后每增加相同载荷△P=2KN记录一次引伸仪读数,一直加到低于比例极限的某一值(如14KN)为止。 6.停机。检查引伸仪读数差值是否大致相等,如果数值相差太大,须重新测量。

郑州大学实验力学报告

实验力学实验报告(郑州大学力学实验中心编制) 院系:力学与工程科学学院 专业:安全工程 年级:2012 班级: 1 姓名:周备堂 学号:20120690145 成绩:评阅老师:

目录 实验 1 应变计横向效应系数测定 实验 2 应变计灵敏系数测定和机械滞后 实验 3 薄壁圆管内力测定 实验 4 应变计的粘贴 实验 5 动态应变信号数据采集 实验 6 光弹性实验 实验7 实验8 实验9 实验10 实验11 实验12 ……… 1

实验 1 应变计横向效应系数测定 实验目的: 用等强度梁测定BX120-5AA、BZ120-5AA应变计横向效应系数H 实验设备: 等强度梁、应变计砝码 小组名单:周备堂朱全力陈恒啸 实验日期:2014年10月29 日 实验原理: 1、应变计的横向效应系数用来表征应变计横向效应的大小,定义为用同一单向应变分别作用于同一应变计的栅宽与栅长方向,前者与后者所得电阻变化率之比(百分数表示)称为应变计的横向效应系数,用H表示,即: H= ΔR h/R ΔR l/R ζ表示栅丝单位长度的电阻值,K L与Kt分别表示长度和宽度丝材的应变灵敏度,则经过推导可到: H= Bζt K t nLζL K L 2、如图粘贴应变计,则可推出: εd1= 1 1-μ0H (εL+HεB)εd2= 1 1-μ0H (εB+HεL) εL= 1-μ0H 1-H2(εd1-Hεd2)εB= 1-μ0H 1-H2(εd2-Hεd1) H= ε2+μ0ε1 ε1+μ0ε2 (本实验中μ0=0.3,R=120Ω,K=2.00) 原始记录: 纸基应变片分级加载三次实验所得数据如下表: 2

弹性模量的测量实验报告

弹性模量的测量实验报告 一、拉伸法测量弹性模量 1、实验目的 (1) 学习用拉伸法测量弹性模量的方法; (2) 掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用; (3) 学习用逐差法处理数据。 2、实验原理 (1)、杨氏模量及其测量方法 本实验讨论最简单的形变——拉伸形变,即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用而发生伸长的形变(称拉伸形变)。设有一长度为L ,截面积为S 的均匀金属丝,沿长度方向受一外力后金属丝伸长δL 。单位横截面积上的垂直作用力F /S 成为正应力,金属丝的相对伸长δL /L 称为线应变。实验结果指出,在弹性形变范围内,正应力与线应变成正比,即 L L E S F δ= 这个规律称为胡克定律,其中L L S F E //δ= 称为材料的弹性模量。它表征材料本身的性质,E 越大的材料,要使他发生一定的相对形变所需的单位横截面积上的作用力也越大,E 的单位为Pa(1Pa = 1N/m 2; 1GPa = 109Pa)。 本实验测量的是钢丝的弹性模量,如果测得钢丝的直径为D ,则可以进一步把E 写成: L D FL E δπ2 4= 测量钢丝的弹性模量的方法是将钢丝悬挂于支架上,上端固定,下端加砝码对钢丝施力F ,测出钢丝相应的伸长量δL ,即可求出E 。钢丝长度L 用钢尺测量,钢丝直径D 用螺旋测微计测量,力F 由砝码的重力F = mg 求出。实验的主要问题是测准δL 。δL 一般很小,约10?1mm 数量级,在本实验中用读数显微镜测量(也可利用光杠杆法或其他方法测量)。为了使测量的δL 更准确些,采用测量多个δL 的方法以减少测量的随机误差,即在钢丝下端每加一个砝码测一次伸长位置,逐个累加砝码,逐次记录伸长位置。通过数据处理求出δL 。

弹塑性力学读书报告

应用弹塑性力学读书报告 刘艳 10076139019 河北工程大学土木工程学院建筑与土木工程专业 摘要:弹塑性力学是研究可变形固体受到外力作用或温度变化的影响而产生的应力、应变和位移及其分布变化规律。它由弹性理论和塑性理论组成。弹性理论研究弹性体在弹性阶段的力学问题,塑性理论研究经过抽象处理后的可变性固体在塑性阶段的力学问题。弹塑性力学就是研究经过抽象化的可变性固体,从弹性阶段到塑性阶段、直至最后破坏的整个过程的力学问题。 关键字:弹塑性力学弹性阶段塑性阶段假设求解方法弹塑性力学是固体力学的一个重要分支,是研究可变形固体变形规律的一门学科。研究可变形固体在荷载(包括外力、温度变化等作用)作用时,发生应力、应变及位移的规律的学科。它由弹性理论和塑性理论组成。弹性变形阶段是指当外力小于某一限值(通常称为弹性极限荷载)时,在引起变形的外力卸除后,固体能完全恢复原来的形状,这种能恢复的变形称为弹性变形,而固体只产生弹性变形的阶段称为弹性阶段。塑性变形阶段是外力一旦超过弹性极限荷载,这时再卸除荷载,固体也不能恢复原状,其中有一部分不能消失的变形被保留下来,这种保留下来的永久变形就称为塑性变形,从而这一阶段就称为塑性阶段。弹塑性力学也是连续介质力学的基础和一部分,它包括:弹塑性静力学和弹塑性动力学。

塑性力学和弹性力学的区别在于,塑性力学考虑物体内产生的永久变形,而弹性力学不考虑;和流变学的区别在于,塑性力学考虑的永久变形只与应力和应变的历史有关,而不随时间变化,而流变学考虑的永久变形则与时间有关。工程上常把脆性和韧性也作为一种概念来讲,它们之间的区别在于固体破坏时的变形大小。若变形很小就破坏,这种性质称为脆性;能够经受很大变形才破坏,称为韧性或延性。通常,脆性固体的塑性变形能力差,而韧性固体的塑性变形能力强。 在塑性理论中,由于实际固体材料在塑性阶段的应力----应变关系过于复杂,若采用它进行理论研究和计算都非常复杂,因此,同样需要进行简化处理。常用的简化模型可分为两类:即理想塑性模型和强化模型。理想塑性模型又分为理想弹塑性模型和理想刚塑性模型。 在单向应力状态下,强化模型的特征如图0.2所示。强化模型又分为:线性强化弹塑性模型、线性强化刚塑性模型、幂次强化模型。

偏振光实验报告

实验1. 验证马吕斯定律 实验原理:某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振 光有强烈吸收,而对于光振动平行于光轴的线偏振光吸收很少(吸 收o 光,通过e 光),这种对线偏振光的强烈的选择吸收性质,叫 做二向色性。具有二向色性的晶体叫做偏振片。 偏振片可作为起偏器。自然光通过偏振片后,变为振动面平行 于偏振片光轴(透振方向),强度为自然光一半的线偏振光。如图1、图2所示: 图1中靠近光源的偏振片1P 为起偏器,设经过1P 后线偏振光 振幅为0A (图2所示),光强为I 0。2P 与1P 夹角为θ,因此经2P 后 的线偏振光振幅为θcos 0A A =,光强为θθ20220cos cos I A I ==, 此式为马吕斯定律。 实验数据及图形: P 1 P 2 线偏光 单色自然光 线偏光 图1 P 1 P 2 A 0 A 0cos θ θ 图2

从图形中可以看出符合余弦定理,数据正确。 实验2.半波片,1/4波片作用 实验原理:偏振光垂直通过波片以后,按其振动方向(或振 动面)分解为寻常光(o 光)和非常光(e 光)。它们具有相同的 振动频率和固定的相位差(同波晶片的厚度成正比),若将它们投 影到同一方向,就能满足相干条件,实现偏振光的干涉。 分振动面的干涉装置如图3所示,M 和N 是两个偏振片,C 是 波片,单色自然光通过M 变成线偏振光,线偏振光在波片C 中分 解为o 光和e 光,最后投影在N 上,形成干涉。 考虑特殊情况,当M ⊥N 时,即两个偏振片的透振方向垂直时,出射光强为:)cos 1)(2(sin 420δθ-= ⊥I I ;当M ∥N 时,即两个偏振片的透振方向平行时,出射光强为:M N 图3 分振动面干涉装置 I 0 波片 偏振片 偏振片 单色自然光

平面光弹性实验

平面光弹性实验 一:实验目的 (1)学会绘制等倾线图。 (2)用剪应力差法计算标准模型中某一截面上的应力分布。 二:实验步骤 (1)安装好数码光弹仪。 (2)调整好光弹仪各镜轴位置,使之成为正交平面偏振布置。 (3)调整加载架,安装标准试件。 (4)按一定角度间隔小心旋转加载架,观察等倾线图。 (5)绘制等倾线图,安装标准试件。 (6)调整光弹仪各镜轴位置,在双正交圆偏振布置下绘制等差线图,并确定条纹级数。 三:数据分析 1:绘制剪应力图。 第一步先跟据不同角度拍摄的图片,帮等倾线画出来。由于对径受压圆环对称轴是两条等倾线,我选这两条等倾线为坐标轴,我采取的方式是将在白光照射时应力很小时的图片都放在ps中,将所有的图片都旋转到同一个角度(由于做实验的时候模型在旋转),之后根据不同图片等倾线直接绘制等倾线图。 2:根据剪应力差法计算一截面上的应力分布。 在圆偏振布置红色光线照射下的图片上选取线OK作为要计算的截面,在OK 上等距的选取六个等分点从左到右分别为0,1,2,3,4,5,6填入下面剪应力差法计算表格第一列,再选取俩辅助截面AB,CD,与OK的距离都是dy/2。其中

dx/dy=2,且将AB ,CD 也5等分,如下图所示。 有上面等差线和等倾线条纹图,测量OK ,AB ,CD 截面上各分点的等差线条纹级数N 和等倾线角度θ。不过θ是σ1与x 轴的夹角还是σ2与x 轴的夹角还是待定,不过由于竖直的等倾线上点θ=0.水平θ=90,则很容易判断θ的大小。

τxy=Nfsin2θ/2h 这里f是需要通过计算得到。Δσ=σ1-σ2=Nf/h, 其中圆盘中心的的应力为Δσ=σ 1-σ 2 =8P/(πDh) 则f=8P/(πDN),其中N=3.2(红光入射),P=,D=50mm,则f=25000 N/m 通过上面公式就可以计算截面和参考面的τ xy 。 之后就是计算σ x 和σ y 。根据(σ x ) i =(σ x ) i-1 -Δτ xy |i i-1 Δx/Δy可以算出截面 每一点的σ x ,之后再根据 σy=σx-Nfcos2θ/h 则σ y 可以算得 四:误差分析 本实验由于测量精度不是很高,导致实验数据误差可能很大。 误差有: 1:角度不能连续测量造成的误差。 2:画等倾线时由于相邻区域内主应力角变化不是很大,导致等倾线不是很准确。 3:试件不是完全的各向同性,导致结果出现误差。

拉伸法测弹性模量实验报告.doc

大连理工大学 大学物理实验报告 院(系) 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 成 绩 姓 名 童凌炜 学号 5 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 11 日,第 12 周,星期 二 第 5-6 节 教师签字 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求: 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备: 弹性模量拉伸仪(包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置) , 米尺, 螺旋测微器 实验原理和内容: 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝, 长度为 l , 截面积为 S , 一端固定后竖直悬挂, 下端挂以质量为 m 的 砝码; 则金属丝在外力 的作用下伸长 l 。 单位截面积上所受的作用力 F/S 称为应力, 单 F=mg 位长度的伸长量l/l 称为应变。 有胡克定律成立:在物体的弹性形变范围内,应力 F/S 和 l/l 应变成正比, 即 F E l Sl 其中的比例系数 F / S E l / l 称为该材料的弹性模量。 性质: 弹性模量 E 与外力 F 、物体的长度 l 以及截面积 S 无关, 只决定于金属丝的材料。

实验中测定E,只需测得F、S、l 和l 即可,前三者可以用常用方法测得,而l 的数量级很小,故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下:初始状态下,平面镜为竖直状态,此时标尺读数为 n0。当金属丝被拉长 l 以后,带动平面镜旋转一角度α,到图中所示 M’位置;此时读得标尺读数为n1,得到刻度变化为n n1 n0。n与l 呈正比关系,且根据小量忽略及图中的相似几何关系,可以得到 b n ( b 称为光杠杆常数) l 2B 将以上关系,和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式,可以得到 E 8FlB D 2b n (式中 B 既可以用米尺测量,也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量;后者的原理见附录。)根据上式转换,当金属丝受力 F i时,对应标尺读数为n i,则有 8lB n i D 2bE F i n0 可见 F 和 n 成线性关系,测量多组数据后,线性回归得到其斜率,即可计算出弹性模量E。 . 用望远镜和标尺测量间距B: 已知量:分划板视距丝间距p,望远镜焦距 f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2,读数差为N。在几何关系上忽略数量级差别大的量后, 可以得到 x f N ,又在仪器关系上,有 x=2B,则 B 1 f N ,( f 100 )。p 2p p 由上可以得到平面镜到标尺的距离B。

光弹性实验

全息光弹性法- 正文 将全息照相和光弹性法相结合而发展起来的一种实验应力分析方法。在全息光弹性法中,用单曝光法能给出反映主应力差的等差线;用双曝光法能给出反映主应力和的等和线。根据测得的等差线和等和线的条纹级数,便可计算出模型内部的主应力分量。 20世纪60年代后期,M.E.福尔内、J.D.奥瓦内西翁等人将全息照相用于光弹性实验,获得了等和线条纹以及等和线和等差线的组合条纹。后来,许多学者应用组合条纹分析平面应力问题。 此法所用的全息光弹性仪,其光路(图1)中布置有偏振元件,能获得具有偏振特性的物光和参考光。 透过模型的物光和参考光,在全息底片上干涉而成包含着物光波阵面信息的全息图,经过曝光、显影和定影以后的全息底片,再用参考光照射,便可再现物光波阵面。如经两次曝光,将模型承受应力和不受应力两种状态的物光波阵面记录在同一张全息底片上,再现时便可以同时再现承受应力和不受应力两种状态的物光,并获得反映应力分布的两组物光干涉而得的条纹。 全息光弹性法常用的方法有: 单曝光法设模型不受应力时,物光波阵面ω0为平面,模型承受应力之后,透过的物光会在模型的两个主应力方向分解成两束平面偏振光,其波阵面为ω1和ω2(图2)。对承受应力的模型进行单次曝光全息照相后,用参考光照射全息底片,可以再现物光波阵面ω1和ω2。由于这两个光波具有和参考光相同的偏振特性,故产生干涉,所形成的干涉条纹反映两个光波ω1和ω2的光程差⊿c=⊿2-⊿1,其光强度为: 式中K为常数,N c为等差线条纹级数。 双曝光法在全息底片上,对模型加载前后两种状态进行两次曝光,可以在一张全息底片上,同时记录下模型不受应力时的物光ω0和承受应力后的物光ω1和ω2。用参考光照射这张全息底片,便可以同时再现ω0、ω1和ω2三个物光的波阵面,并互相干涉而形成组合干涉条纹。这种组合条纹,可看作是这三种光波中任何一对光波的干涉条纹的组合。两次曝光获得的干涉条纹同主应力差和主应力和都有关,它是由等和线条纹和等差线条纹调制而成的组合条纹。 双模型法上法获得的是组合条纹,如作定量分析,还须将等差线和等和线分离开来。一种简便易行的分离方法是双模型法,即用具有光学灵敏性的材料制作的模型,通过单曝光法获得等差线,再用不具有光学灵敏性的材料(如有机玻璃)制成同样的模型,通过双曝光法获得等和线。这种方法的优点是光路系统比较简单,缺点是两个模型的几何尺寸和加载条件不容易完全一致而发生误差。 旋光器法另一种常用的方法是采用旋光器。第一次通过模型的物光可以看作是两束互相垂直的平面偏振光。两束光通过旋光器,它们的偏振面都会旋转90°,当它们再由半反射镜反射而第二次通过模型时,原来快轴方向的偏振光转为慢轴方向,而慢轴方向的偏振光转为快轴方向。因此,这两束光在第二次通过模型时会产生符号相反的相对光程差,使最后总的相对光程差为零,等差线消失。而等和线的条纹级数则由于物光两次通过模型而增加一倍。此外,由于采用半反射镜,可以同时用普通照相机拍摄第一次透过模型后的物光而获得等差线。常用的旋光器有两种:采用离轴光路的石英旋光器和采用同轴光路系统的法拉第效应旋光器(图3)。 用途全息光弹性法可用于静态应力测量, 还可用于动态应力测量。采用脉冲激光器作光源进行的全息光弹性实验,可以同时记录动态载荷作用下瞬态的等和线和等差线,为分离动态的主应力分量提供了新的途径。将全息光弹性用于测量热应力问题时,不仅能获得等和线,便于主应力的分离,且能获得和模型厚度变化相关联的温度场分布。此外,应用此法还可通过等和线测定裂纹尖端的应力强度因子。 参考书目

现代固体实验技术实验5光弹性实验

实验报告 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 一、实验目的和要求(必填) 1、了解光弹仪的构造并掌握其基本的使用方法; 2、观察人工双折射材料制作的受力模型在特定偏振光场中的光学效应; 3、掌握绘制和识别等色线(等差线)、等倾线的方法,观察各种特征点的表现形式; 4、掌握材料条纹值f 的测量方法; 5、掌握光弹性方法判断压力分布规律的基本原理; 6、掌握应力集中系数计算、应力强度因子计算的试验方法; 7、掌握剪应力差法计算任一界面的应力分量的方法。 二、实验内容和原理(必填) 光弹性应力分析曾经是复杂结构应力分析的重要方法。在有限元方法高度发展的背景下,光弹性方法测试应力分布的手段已经逐渐淡化,但是对于研究应力分布规律还是具有独特的魅力。其特点为:可以直接测量应力的大小和方向;可显示全场应力分布,进行全场分析可测内部应力及其3向应力场。 在偏振光场中,各向同性的光弹性模型在载荷作用下会产生暂时双折射效应,其主折射率和主应力有关,主折射率又可由相应的光程差来确定,因此可用光程差来确定主应力。一束自然光通过起偏镜后,会产生平面偏振光。它垂直透射一个受载荷的平面模型时,沿着模型的一点的两个主应力 和 的方向分 解成两束速度不同的平面偏振光,它们通过模型后,产生一个相对光程差⊿。实验表明,模型的主应力和与光程差⊿之间的关系如下:即。(式中为等差线(又称等 色线)条纹级数;为光弹性材料条纹值;δ为光弹性模型的厚度;λ为光源的波长; 为 应力光学常数。) 根据光弹理论,在正交圆偏振光场暗场下得到整数级的等差条纹,在平行圆偏振光场明场下得到半数级等差条纹图。正交圆偏振光场下采用白光光源,可得到彩色条纹并确定条纹级数,黄—红—蓝—绿指示着光程差即主应力差增加的方向,并以红蓝间的绀色作为整数条纹位置。但因高级次彩色条纹不够清晰,故在描绘等差线图时可实用单色光源如钠光以提高测量精度。 而在平面偏振光场下,模型中凡主应力方向与偏振镜轴重合的点都将消光干涉形成黑条纹即等倾线,换句话说,同一条等倾线上个点的主应力方向相同。俩偏振轴垂直、水平正交时对应0o (90o )等倾线, 专业: 日期: 地点: 课程名称: 现代固体实验技术 指导老师: 成绩: 实验名称: 实验五梁截面应力光弹测量 同组学生姓名学号: 令狐烈

应力集中系数的光弹性测定

实验十一应力集中系数的光弹性测定 一、实验目的 1.了解光弹性实验原理和光弹仪的使用方法; 2.用光弹法测定带孔拉板(或带槽拉板)的应力集中系数α。 二、光弹性实验的基本原理与方法 光弹性实验法是实验应力分析中的重要方法之一,在设计产品或科研中有着广泛的应用。它有许多种方法,例如模型法,贴片法等,这里着重介绍模型法。模型法是利用透明的塑料制成构件模型,其尺寸与构件几何相似,所加载荷也与实际构件上所受载荷相似,当模型受载时,模型中任一点沿其两个主应力方向的折射率不同,即产生暂时双折射现象。当此种受力模型置于偏振光场中,就会观察到由于这种暂时双折射而引起的干涉条纹。研究表明,这些干涉条纹与各点的主应力差及主应力方向有关,因而通过对这些条纹图(称为应力光图)的观察并借助于一些辅助手段可以测得模型内的应力,然后,由相似理论可将模型应力换算成实际构件中的应力。 1.光弹性实验仪的光路如图16所示,光源发出的光束经准光镜变为平行光。通过起偏振镜后,变成只在一个平面内振动的平面偏振光,再通过第一个1/4波片,成为圆偏振光。模型后面依次为第二个1/4波片、检偏振镜、成象透镜、滤色镜、光栏等,最后在屏幕上成像。通常起偏振镜与检偏振镜的偏振轴是正交的,而相应的两个1/4波片的快、慢轴分别与偏振镜的偏振轴成±45°角。这样组成正交圆偏振光场,在屏幕上光场背景是暗的,称为暗场,若两偏振镜的偏振轴相平行,此时背景是亮的,称为明场。 图16 光弹仪光路 2.光弹性实验基本原理 当图16中的一对1/4波片取下时,模型处于平面偏振光场中,起偏振镜后的平面偏振光入射受力模型某点时,光波将沿着该点的两个主应力方向分解为两支平面偏振光,而且这两支平面偏振光传播的速度不相等(此即暂时双折射现象),因此,在通过模型后,这两支平面偏振光波使产生了光程差δ如图17。 -31-

光杠杆法测定杨氏模量实验报告

杨氏弹性模量测定实验报告 一、摘要 弹性模量是描述材料形变与应力关系的重要特征量,是工程技术中常用的一个参数。在实验室施加的外力使材料产生的变形相当微小,难以用肉眼观察,同时过大的载荷又会使得材料发生塑形变形,所以要通过将微小变形放大的方法来测量。本实验通过光杠杆将外力产生的微小位移放大,从而测量出杨氏弹性模量,具有较高的可操作性。 二、实验仪器 弹性模量测定仪(包括:细钢丝、光杠杆、望远镜、标尺和拉力测量装置);钢卷尺、螺旋测微器、游标卡尺。 三、实验原理 (1)杨氏弹性模量定义式 任何固体在外力作用下都要发生形变,最简单的形变就是物体受外力拉伸(或压缩)时发生的伸长(或缩短)形变。设金属丝的长度为L ,截面积为S ,一端固定,一端在伸长方向上受力为F ,伸长为△L 。 定义: 物体的相对伸长 L L ?=ε为应变, 物体单位面积上的作用力S F = σ为应力。 根据胡克定律,在物体的弹性限度内,物体的应力与应变成正比,即 L L E S F ?= 则有: L S FL E ?= 式中的比例系数E 称为杨氏弹性模量(简称弹性模量)。 实验证明:弹性模量E 与外力F 、物体长度L 以及截面积的大小均无关,而只取决定于物体的材料本身的性质。它是表征固体性质的一个物理量。 对于直径为D 的圆柱形钢丝,其弹性模量为: L D FL E ?= 24π 根据上式,测出等号右边各量,杨氏模量便可求得。式中的F 、D 、L 三个量都可用一般方法测得。唯有L ?是一个微小的变化量,用一般量具难以测准。故而本实验采用光杠杆法进行间接测量。 (2)光杠杆放大原理 光杠杆测量系统由光杠杆反射镜、倾角调节架、标尺、望远镜和调节反射镜组成。实验时,将光杠杆两个前足尖放在弹性模量测定仪的固定平台上,后足尖放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受力后,产生微小伸长,后足尖便随着测量端面一起作微小移动,并使得光杠杆绕前足尖转动一个微小角度,从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度,这样标尺的像在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射,便把这一微小角位移放大成较大的线位移。 如右图所示,当钢丝的长度发生变化时,光杠杆镜面的竖直度必然要发生改变。那么改

光弹性实验

光弹性实验 实验指导(for students) 一、实验目的 (一)认识光弹仪各部件的名称和作用,初步了解光弹性实验的基本原理和方法。 (二)观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应。 二、预习要求 在实验前,阅读教材中有关光弹性实验的内容,了解光弹性实验的基本原理。 三、仪器设备及工作原理 (一)实验设备:光弹仪(409—Ⅲ型) (二)试件: 1. 带孔平板拉伸试件; 2.圆盘压缩试件; 3.纯弯曲梁试件; 4.伞齿轮三维切片试件。 (三)光弹仪构造及工作原理 1.光弹仪构造 光弹仪由光源、准直透镜、起偏振镜、1/4波片、加载架、1/4波片、检偏振镜、视场透镜、屏幕或相机等部件组成。 2.光弹仪工作原理 光源发出的单色光,经过起偏振镜后,变成一束平面偏振光,其振动方向与起偏振镜的偏振轴一致。此偏振光通过受力模型的某一点时将产生双折射现象,即入射的偏振光沿两个主应力(σ1,σ2)方向分解为两束相互垂直的偏振光,而且分解后的两束偏振光在模型内的传播速度不同,所以它们离开模型时就产生了光程差△,经推导可知,光程差△与主应力差σ1-σ2,模型厚度h,以及模型材料本身的光学常数C有关:△=Ch(σ1-σ2),此式称为应力——光学定律。 为了测量△,需要把两束出射光波变成在一个方向上振动的光波,才能产生光的干涉,因此在模型后面放入另一个偏振镜,其偏振轴与起偏镜的偏振轴相互垂直,称为检偏振镜。这样,两束出射光波通过检偏振镜后将在一个面上振动(沿检偏镜的偏振轴方向),当两束光波相位相同时,光强得到加强;当两束光波相位相反时,光强将减弱。因而形成明暗相间的干涉条纹。根据这些条纹(等差线、等倾线)可以得到该点的主应力差和主方向,再配合其他方法(如剪应力差法、斜射法)即可求得该点的两个主应力及对应的主方向。 四、实验过程 (一)接通电源,使光弹仪处于工作状态。 (二)将模型(试件)置于加载架上,给定载荷进行实验。 1. 观察带孔平板受拉伸时的等差线图,判别等差线条纹级数的大小,观察孔边应力集中现象。 2. 观察对径受压圆盘的等差线、等倾线图,同步旋转偏振镜观察等倾线的变化。 3.观察纯弯曲梁的等差线图。 4.观察伞齿轮三维切片的等差线图,了解三维光弹性应力分析原理。

郑州大学实验力学报告(2)

实验 6 光弹性实验 实验目的: 1. 测定光弹性材料条纹值。 2. 测定偏心拉试样边界应力。 3. 了解光弹性基本原理与方法。 实验设备: 光弹仪、环氧树脂模型 小组名单: 实验日期: 2011 年 12 月 16 日 实验原理: 1. 永久双折射和暂时双折射:晶体的双折射性质是晶体的固有特性,这种双折射叫永 久双折射;有些光学各向同性透明材料,如环氧树脂、赛璐璐、玻璃等是不具有双折射性质的,但是当他们受荷载作用时,也会产生双折射现象,而当荷载卸除后,双折射现象又随即消失,这种双折射叫暂时双折射。 2.光弹仪

1 3.偏振光场的布置与调整 (1)平面偏振场: (2)圆偏振场: 3.等倾线与等差线 等倾线:由主应力方向相同的点构成的线。 等差线:由主应力差相同的点构成的线,类似于等高线。 4.应力光性定律 n h f σ σσ= -21;其中σf 为应力条纹值。 5.塔尔迪补偿法 正向旋转检偏镜,使测点O 附近的n 级等差线移到该点,若此时检偏镜转角为n β,则测点O 处的非整数级条纹级次为 180 n o n n β+ =;若反向旋转检偏镜,使n+1级等差线移至 O 点,设检偏镜转角为1+n β,则该点处的非整数等差线级次为 180 11 +- +=n o n n β 原始记录: 实验得到的现象如图片所示,其中图一为等倾线,有十张图片,从左到右从上到下依次分别对应0到90度角。图二为等差线,左边是暗场,右边是亮场。在偏心拉实验中得到的n β为18度,且n=2。

2 图一:等倾线 图二:等差线 数据处理: 把十张等倾线的图叠加到一起则得到了图三所示的等倾线图;图四和图五分别为暗场和亮场的等差线图,图六为这两个图的叠加。由n β和n 的值算得偏心拉实验中材料边缘点的非整数级条纹级次为 180n o n n β+ ==2.1 等差线(暗场) 等差线(亮场)

光弹性实验报告

陈汭 5080109117 光弹性实验报告 实验目的:1、测定材料条纹值; 2、学习应力集中系数的光弹性测法。 实验器材:光弹性仪 实验原理: 1、双正交圆偏振场的光路 在暗场中,单色光通过起偏镜后成为平面偏振光,该光波沿四分之一波片的快、慢轴分解成两束平面偏振光: 12sin cos 45sin sin 45u a t u a t ωω=???=? ? 经过四分之一波片后,沿快、慢轴产生相位差为2 π的两束光: 12cos sin 2 u t u a t ωω?'=????'=?? 这两束光合成圆偏振光,圆偏振光在到达模型上的O 点时沿主应力12σσ、的方向分解且通过模型后,产生相位差δ的两束光,即 12cos()sin()2 u t u a t σσωβδωβ?'=-+????'=-?? 式中,β为主应力1σ与第一块四分之一波片的快轴的夹角。 到达第二块四分之一波片时,这两束光波又沿此波片的快、慢轴分解,且通过第二块四分之一波片后,产生相位差为2 π的两束光,即 [ ][]34cos()cos sin()sin cos()sin sin()cos 2 u a t t u a t t ωβδβωββωβδβωββ?'=-+--????'=-+--?? 这两束光通过检偏镜后产生偏振光: 534()cos 45sin cos(2)22u u u a t δδ ω?''=-?=++

在明场中,只是检偏镜的偏振轴旋转90?,从检偏镜射出的合成光为 cos cos()22 u a t δδω=- 2、测定材料条纹值 使用纯拉伸时间,宽度为b ,长度为l ,在轴向拉伸载荷P 作用下,试件中任意点的应力为12,0P bh σσ==。测得纯拉伸区域的等差线条纹级数为n ,则材料条纹值为 P f bn = 3、应力集中系数 开孔平板的最大应力在孔边,为 max max N f t σ= 其中t 为试件厚度。而拉伸平板最小截面上的名义应力为 ()n P b D t σ=- 其中b 为试件宽度,D 为中心孔直径,故理论应力集中系数为 max max ()n N f b D P σασ-== 实验数据记录及数据处理:

光弹实验报告

光弹实验报告 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

光弹性应力测试 实验报告 指导教师:王美芹 学院: 班级: 学号: 姓名: 一、实验内容与目的 1.了解光弹性试验的基本原理和方法,认识偏光弹性仪; 2.观察模型受力时的条形图案,认识等差线和等倾线,了解主应力差和条纹值得测量; 3.利用图像处理软件,对等倾线和等差线条纹进行处理。 二、实验设备与仪器 1.由环氧树脂或聚碳酸酯制作的试件模型一套; 2.偏光弹性仪及加载装置。 三、实验原理 光弹性实验主要原理是根据光的这一特性:光在各项同性材料中不发生双折射,而在各向异性的材料中发生双折射,且光学主轴与应力主轴重 合。模型材料在受力前为各向同性材料,受力后部分区域变成各向异性,然后再根据光的干涉条件可知,在正交平面偏振场中,当光程差为波长整数倍时(等差线)或者模型应力主轴与偏振轴重合时(等倾线)光的强度

为零,相应地显示出来的条纹为暗条纹,而在平行平面偏振场中,根据干涉条件可知,在正交平面偏振场中的暗纹条件恰好为平行平面偏振场亮纹的条件。然而,等倾线和等差线在一个图像上显示,难免会使图像不清晰,为了改进实验,我们在实验中把平面偏振场改为圆偏振场,这样就可以得到清晰的等倾线,它与平面偏振场的区别是在装置的模型两侧分别加了一个四分之一波片,当然了,也可以通过快速旋转正交偏振轴,快到应力模型上不同度数等倾线的取代过程用肉眼分辨不出来来消除等倾线的影响。 应力模型所使用的仪器为偏光弹性仪,由光源(包括单色光源和白光光源)、一对偏振镜、一对四分之一波片以及透镜和屏幕等组成,其装置简图1。 正交时开成暗场,通常调整一偏振镜轴为竖直方向,另一为水平方向。当两偏振镜轴互相平行时,则呈亮场。M是四分之一波片,若把四分之一波片的快慢轴调整到与偏振片的偏振轴成45o的位置,就可以得到圆偏振光场。 (1)平面光弹性的应力—光学定律

光测技术实验报告

光测技术实验报告 实验一:光弹仪认识、实验二:材料条纹值的测定、实验三:平面应力光弹实验

实验一:光弹仪认识 一、实验目的 1.了解光弹仪各部分的名称和作用,掌握光弹仪的使用方法。 2.观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应。 二、仪器设备 1.光弹性仪。 2.光弹性模型。 三、实验步骤 1.观看光弹性仪各个部分,了解其名称和作用。 2.调整光源及各镜片和透镜的高度,使它们的中心线在同一条水 平线上。 3.正交平面偏振布置的调整:首先,卸下两块四分之一波片(将四分之一波片转动到0 度),旋转一个偏振片,使呈现暗场,表示它们的偏振轴正交。然后, 开启白光光源,将一个标准试件放在加载架上,是试件平面与光路垂直,并使其承受铅垂方向的径向压力。同步起偏镜及检偏镜,直至圆盘模型上出现正交黑十字形。 4.双正交圆偏振布置的调整:在调整好的正交平面偏振布置中,先旋转一个四分之一波片,使检偏镜后看到的光场最暗。然后将四分之一波片任意方向旋转45 度,在将另外一个四分之一波片旋转,使光场再次最黑。这时,两块四分之一波片是相互正交的。 5.施加载荷后,从中间出现黑色条纹,增大载荷,条纹向两边扩散,出现多级条纹。

实验二:材料条纹值的测定 一、实验目的 1.学会测定光弹性材料条纹值 二、实验原理 1.对径受压圆盘条纹值的测定 圆盘半径为D ,厚度为h ,载荷为P ,则材料条纹值为 8P f DN π= 三、实验步骤 1.调整光弹仪各镜轴位置,呈正交平面偏振布置。 2.调整加载架,安装试件。 3.记录等差线图 4.算出标准试件的材料条纹值。 四、实验原始数据 N=1, P=23.

光弹性实验

光弹性实验 一.实验目的 1.光弹性实验是一种光学的应力测量方法,是材料力学实验的重要组成部分。通 过该实验熟悉光弹性等色条纹级次的判定方法。 2.理解材料条纹的力学意义 二.实验原理 塑料、玻璃等非晶体在通常情况下是各向同性而不产生双折射现象的。但是当它们受到应力的时候,就会变成各向异性而显示出双折射性质,这种现象称为光弹性效应。 光弹性法的光源有单色光和白光两种,单色光是只有一种波长的光;白光则是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种单色光组成的。发自光源的自然光是向四面八方传播的横振动波。当自然光遇到偏振片时,就只有振动方向与偏振轴平行的光线才能通过,这就形成平面偏振光,其振动方程为 vt A u λ π 2sin = (1) 式中A 为光波的振幅,λ为单色光的波长,v 为光波的传播速度,t 为时间。根据光学原理,偏振光的强度与振幅A 的平方成正比,即 2 KA I = (2) 比例常数K 是一个光学常数。 用具有双折射性能的透明材料(如环氧树脂塑料或聚碳酸脂塑料)制成与实际构件相似的模型,并将它放在起偏镜和检偏镜之间的平面偏振光场中(见图1)。当模型不受力时,偏振光通过模型并无变化。如模型受力,且其某一单元的主应力为1σ和2σ,则偏振光通过这一单元时,又将沿1σ和2σ的方向分解成互相垂直,传播速度不同的两束偏振光,这种现象称为双折射。由于两束偏振光在模型中的传播速度并不相同,穿过模型后它们之间产生一个光程差?。实验结果表明,?与该单元主应力差()21σσ-和模型厚度h 成正比,即 ()21σσ-=?Ch (3) 式中比例常数C 与光波波长和模型材料的光学性质有关,称为材料的光学常数。公式(3)称为应力光学定律。光弹性法的实质,是利用光弹性仪测定光程差?的大小,然后根据应力光学定律确定主应力差。 三.平面偏振布置 P A Ψ σ 1 σ 2 u u 1,u ‘ 1 u 2,u ‘ 2 o 图2偏振轴与应力主轴的相对位置 图1 受力模型在正交平面偏振布置中 光源 起偏镜 模型 检偏镜 P A

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