光弹性贴片法

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[拼音]:guangtanxing tiepianfa

[英文]:photoelastic coating method

将应变光学灵敏度较高的一种光弹性塑料薄片(简称贴片)贴上在被测构件表面,通过测定贴片随构件表面变形而产生的等差线干涉条纹级数,求得该构件表面应变分布的一种实验应力分析方法。它能直接从工程构件表面测得应变的全场分布状况,并准确测定构件应力集中现象,故能将常用的光弹性实验技术(见光弹性法)用到工业现场的实测中去。(见彩图)

1930年,A.-C.-M.梅斯纳热最早提出此法的基本概念。 1937年,G. 奥佩尔用酚醛塑料板作过简单的试验。1959年,F.赞德曼将环氧树脂按复杂构件表面的曲率和形状固化而形成贴片,第一次制成了能用于现场实测的反射式光弹性仪,奠定了用光弹性贴片法作定量分析的基础。

贴片材料

此法所用的贴片材料,首先要有较高的应变光学灵敏度;其次,在室温条件下能按零件表面的曲率成形,并在粘贴后不出现初始条纹。为此,通常采用粘度较低的环氧树脂和室温固化剂,并加入适量的稀释剂,制成贴片材料。所用的胶粘剂,一般也要采用室温固化的环氧胶。遇到反光效能较差的零件表面,可在胶粘剂中加入少量铝粉,以增加反射的光强。

聚碳酸酯也是一种有效的贴片材料,它的效能稳定,并具有更高的应变光学灵敏度;但不易按零件表面曲率成形,一般只适用于表面平整的零件。

用途

光弹性贴片法应用广泛,如用于测定飞机的机翼、窗框、起落架、导弹尾翼,汽车发动机机架、转向器外壳,以及压力容器、管板等。它是一种全场观测的分析方法,故能发现难以预计的某些高应力区域,例如装配、加强、焊接所带来的应力集中区。

光弹性贴片法不仅能测量静态的弹性应力,还能测量动态应力、弹塑性应力、残馀应力和热应力;不仅能测试金属材料结构,还可测试混凝土、木材、复合材料、岩石、橡胶等材料制成的结构或零件。此外,在断裂力学研究中,也可用此法测量裂纹尖端弹塑性应变场和裂纹扩充套件过程。但是此法对于许多应变很小的结构和零件,灵敏度不够,尚有待改进。

参考书目

F.赞德曼、S.雷德诺、J.W.戴利著,高瑞亭、黄杰藩译:《光弹性贴片法》, 机械工业出版社,1980。(F.Zandman, S. RednerandJ. W. Dally, Photoelastic Coatings,Iowa State Univ.Press,Ames,Iowa,1977.)

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