1 Badania elastooptyczne Politechnika Rzeszowska Katedra Samolotów i Silników Lotniczych Ćwiczenia Laboratoryjne z Wytrzymałości Materiałów Temat ćwiczenia:

2 Badania elastooptyczne Badania elastooptyczne są doświadczalną metodą pozwalającą na wizualną identyfikację pól odkształceń i naprężeń stosowaną w mechanice ciała stałego. Przedmiotem badań są modele mechaniczne rzeczywistych elementów konstrukcyjnych. Modele te wykonuje się z przeźroczystych optycznie czynnych materiałów (zjawisko dwójłomności wymuszonej), do których zaliczyć można dużą grupę tworzyw sztucznych, min. różnego rodzaju żywice oraz poliwęglany. Przykładowe rozkłady efektów optycznych uzyskane w czasie badań elastooptycznych

3 Badania elastooptyczne Metoda polega na prześwietlaniu modelu światłem liniowo lub kołowo spolaryzowanym. Urządzenie do pomiarów, zwane polaryskopem zbudowane jest z następujących elementów: Źródło światła - Z Polaryzatora - P Analizatora - A Model umieszcza się pomiędzy filtrami P i A Schematyczna prezentacja polaryzacji światła

4 Badania elastooptyczne

5 W układzie polaryzacji liniowej pojawiają się dwa rodzaje efektów optycznych: IZOKLINY – czarne linie, są miejscami geometrycznymi punktów stałych kierunków naprężeń głównych. IZOCHROMY – linie barwne, są miejscami stałych różnic naprężeń głównych lub stałych wartości naprężeń stycznych

6 Badania elastooptyczne Za pomocą izoklin można wyznaczyć trajektorie naprężeń głównych.

7 Badania elastooptyczne - Polaryzacja kołowa Polaryzacja kołowa ma na celu ukrycie obrazu izoklin. Polaryzację tego typu uzyskuje się rozdzielając promienie światła spolaryzowanego liniowo na dwa, również liniowo spolaryzowane, wzajemnie prostopadłe promienie, przesunięte w fazie o λ/4 długości fali świetlnej. Metoda może służyć do wykrywania koncentracji naprężeń.

8 Badania elastooptyczne – Metoda światła odbitego Metoda ta ma najszersze zastosowanie praktyczne. Polega na skierowaniu wiązki światła spolaryzowanego na badany obiekt pokryty warstwą optycznie czynną.

9 Badania elastooptyczne – Metoda światła odbitego

10

11 Badania elastooptyczne Przedmiotem zajęć laboratoryjnych będzie wyznaczanie stałej elastooptycznej modelowej oraz stałej elastooptycznej materiałowej metodą czystego zginania. W teorii sprężystości znamy cztery przypadki spełniające powyższy warunek: 1.Jednoosiowe rozciąganie pręta smukłego. 2.Belka poddana czystemu zginaniu. 3.Krążek ściskany siłami osiowymi. 4.Siła skupiona działająca na półpłaszczyznę.

12 Badania elastooptyczne Moment gnący pomiędzy podporami ma stałą wartość: Naprężenie w zależności od odległości od osi obojętnej wynosi: Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie wynosi: Schemat metody Stąd naprężenie wyniesie: Wyznaczanie stałej elastooptycznej metodą czystego zginania

13 Badania elastooptyczne Prawo Wertheima: Aby wyznaczyć wartość elastooptycznej stałej modelowej przekształcamy zależność: W rozważanym przypadku równanie przybierze formę:

14 Badania elastooptyczne UWAGA:

15 Badania elastooptyczne Metodyka badań (cd): 5. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli: 6. Obliczyć średnią z pomiarów i wyznaczyć stałą modelową L.p. P [N] Rząd izochromy (m) 1 180 1 22 33 44 55

16 SPRAWOZDANIE

17 Zawartość sprawozdania – Wytyczne ogólne Na pierwszej stronie sprawozdania należy umieścić tabelę nagłówkową. Rysunki wykonać w ołówku. Wykresy wykonać na papierze milimetrowym. Wyniki, w wiarę możliwości, zestawiać w tabelach. Sprawozdanie należy wykonać czytelnie – SPRAWOZDANIA NIECZYTELNE ZOSTANĄ ODRZUCONE.

18 Zawartość sprawozdania – tabela nagłówkowa

19 Opis teczki sprawozdań

20 Badania elastooptyczne Porównanie wyników: Badania elastooptyczne vs Metoda Elementów Skończonych

21 Model geometryczny Siatka elementów skończonych Wyniki Warunki brzegowe

22 Badania elastooptyczne Rozkład izochrom Belka poddana próbie czteropunktowego zginania

23 Badania Elastooptyczne vs MES

24 Badania elastooptyczne

25 Metoda Elementów Skończonych Model numeryczny Ugięcie skrzydła Rozkład wytężenia WYNIKI

26 Badania elastooptyczne KONIEC

27

28 Badania elastooptyczne

29 Badania elastooptyczne - Polaryzacja kołowa

30 Badania elastooptyczne