Прозрачных материалов

Многие оптически прозрачные материалы (стекло, полимеры, кристаллы), изотропные в обычных условиях, становятся анизотропными после механического нагружения. При прохождении света в них возникает двойное лучепреломление, величина которого характеризует степень напряженного состояния контролируемого объекта.

Метод исследования напряженных состояний моделей сложной геометрической формы при произвольном сочетании действующих внешних нагрузок, основанный на том, что некоторые прозрачные материалы могут изменять свои оптические свойства в зависимости от уровня действующих в них механических напряжений, называется методом фотоупругости. Этот метод использует явления возчик-

Стекло и другие прозрачные материалы

основе водносуспензионного или водноэмульсионного метода. Большой интерес представляет разработанный в конце 50-х годов процесс получения поливинилхлорида без применения эмульгатора. Этим способом получены более теплостойкие и водостойкие смолы с лучшими электроизоляционными свойствами, а также прозрачные материалы.

нанесения на их поверхность прозрачной пленки из оптически чувствительного материала. Однако в основной части его приложений используются модели натурных деталей, выполненные из прозрачного материала, обладающего нужными оптическими свойствами. Основным необходимым свойством материала является его способность к двойному лучепреломлению, которую приобретают некоторые прозрачные материалы при возникновении в них напряжений и деформаций. Модель нагружают, создавая нагрузки, подобные существующим в конструкции. При просвечивании модели поляризованным светом наблюдают оптические эффекты, возникающие под действием нагрузок. При просвечивании модели белым светом на экране полярископа наблюдают картину цветных изохром, покрывающую все изображение модели, а при просвечивании монохроматическим светом — картину чередующихся темных и светлых полос интерференции. Эти полосы нумеруют в соответствии с порядком циклов изменения интенсивности света (от затемнения к просветлению и обратно), происходящего в рассматриваемой точке модели при увеличении нагрузки от нуля до полной ее величины. Эти порядки (номера) полос обычно выражают через напряжения в модели с помощью-зависимости, существующей между напряжениями и оптическим эффектом. Порядки полос также можно выразить с помощью соответствующей зависимости и через деформации. Если материал ведет себя линейно и упруго, обе зависимости приводят к одному и тому же результату. Если же материал обнаруживает вязкоуп-ругость, то необходимы обе эти зависимости.

В предыдущей главе отмечалось, что кристаллическая среда проявляет постоянную оптическую анизотропию в виде двойного лучепреломления. В 1816 г. Брюстером было установлено, что некоторые изотропные материалы, когда в них возникают напряжения или деформации, становятся оптически анизотропными, как кристаллы. Все рассматривавшиеся нами явления, связанные с прохождением света через двоякопреломляющие пластины, свойственны естественным и искусственным кристаллам с постоянным двойным лучепреломлением, а также и изотропным аморфным материалам с временным двойным лучепреломлением. Почти все прозрачные материалы становятся под действием нагрузки двояко-преломляющими. В зависимости от материала величина двойного лучепреломления определяется напряжениями или деформациями или же теми и другими одновременно. Однако в линейно упругих материалах, в которых напряжения и деформации связаны линейной зависимостью, оптические эффекты можно в равной мере относить и к напряжениям, и к деформациям. Это свойство временного двойного лучепреломления при действии нагрузки называют фотоупругостью.

Зависимость между напряжениями и деформациями при динамической нагрузке. Для динамических исследований авторами широко использовались низкомодульные прозрачные материалы, позволяющие обходиться простым оборудованием для фотографирования и обеспечившие поэтому существенные успехи в области динамической фотоупругости. Это выясняется после знакомства с данными, приведенными в табл. 5.11 и 5.12. Скорость

Стекло и другие прозрачные материалы

Прозрачные материалы для исследований при пластической деформации см. [36].

------прозрачные — см. Прозрачные материалы

Прозрачные материалы для моделей исследования напряжений — Характеристика 579

4) Г. воздухоплавательного ЛА - кабина (на стратостатах - герметичная) для размещения людей, силовых установок, оборудования, балласта. Г. подвешивается к оболочкам аэростатов на стропах, к корпусу дирижаблей крепится вплотную либо также подвешивается. ГОНИОМЕТР (от греч. gom'a - угол и ...метр) -1)в физике - прибор для измерения углов между плоскими полиров, гранями твёрдых прозрачных и непрозрачных тел, а также углов отклонения лучей, проходящих через призмы и клинья, изготовленные из стекла или др. прозрачных материалов. Применяется в оптич. приборах, метрологии, кристаллографии, геодезии и др. Наиболее распространены Г., представляющие собой комбинацию коллиматора, зрит, трубы и отсчётного устройства; погрешность измерения углов - до 1".

Метод фотоупругости основан на свойстве временного двойного лучепреломления (оптической анизотропии), которое наблюдается у некоторых изотропных прозрачных материалов в напряженном состоянии. Это оптическое свойство приводит к появлению наблюдаемых в поляризованном монохроматическом свете интерференционных полос, или светлых и темных зон. Такие полосы, называемые изохромами, упорядочены согласно числу циклов чередования темноты и света, появляющихся в данной точке по мере увеличения нагрузки от нуля до ее конечного значения. Порядок полосы представляет собой оптическую разность хода, выраженную в длинах волны. К.ак обнаружил

Была также установлена зависимость между двойным лучепреломлением и напряжениями, позволяющая объяснить поведение образцов из некоторых прозрачных материалов, в которых путем приложения нагрузки создается двойное лучепреломление. Предположим, что в соотношении (3.8) напряжение 02=0. Это соответствует возникновению двойного лучепреломления в растягиваемом образце (одноосное напряженное состояие). В любой момент времени при деформациях в пределах упругости напряжение at пропорционально разности хода. Когда разность хода равна целому

!) Методика и техника эксперимента, позволяющая проводить исследования при импульсных нагрузках на моделях из обычных прозрачных материалов (эпоксидная смола и др.), разработаны и изложены в работе [19*] и других статьях тех же авторов; см. также [21*].— Прим. ред.

преломления у прозрачных материалов под действием механических напряжений. При этом величина двойного лучепреломления пропорциональна значениям деформации объекта, которая определяется порядком интерференционных полос при просвечивании материала поляризованным светом.

--- прозрачные 3 — 253 —см. также под названием отдельных прозрачных материалов, например, Пластмассы фенолфор-мальдегидные; Целлулоид

Большинство прозрачных материалов, первоначально изотропных, под действием деформации или напряжений становится дву-преломляющим (оптически активные материалы, явление искусственной анизотропии [2]). В обычно используемых материалах, при напряжениях в пределах пропорциональности, направления главных напряжений совпадают с главными осями оптической симметрии и величины главных напряжений aj, o2, a3 линейно связаны с главными показателями преломления п\, г\ъ Яд следующими зависимостями [2, 26].

106. О методике исследования неоднородности прозрачных материалов просвечиванием лазерным излучением. — В сб. трудов ЛИТМО «Вопросы квантовой электроники», 1975, вып. 79, с. 20—25. Авт.: К. И. Крылов, А. С. Алиев,

Метод основан на свойстве большинства прозрачных материалов становиться двояколреломляющими под действием нагрузки; получаемая оптическая анизотропия, связанная с возникающими деформациями (напряжениями), замеряется с помощью поляризованного света. Исследования ведутся на прозрачных моделях той же формы, что и изучаемая деталь; нагрузка модели, подобная нагрузке детали, прилагается к модели статически или динамически. Метод измерения разработан применительно к определению напряжений в деталях плоской и объемной формы, выполненных из однородного материала, при деформации в пределах пропорциональности.

, Характеристика прозрачных материалов, применяемых для моделей в поляризационно-

При исследовании напряжений в плитах модель выполняется из двух слоев / и 2 (фиг. 26) различных прозрачных материалов, имеющих соответственно толщины Л] и Л2 и оптические постоянные a^'j0* и о^0) [53]. По нормали к пластинке сохраняется постоянство * С .П