Fotoelastisk metri: Se mekanisk stress med optikk: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Fotoelasticimetri er en måte å visualisere stammer i materialer. I denne instruksen vil vi se hvordan du kan gjøre noen prøver for å eksperimentelt bestemme spenningsfordelingen i noen materialer under mekanisk belastning!

Trinn 1: Noen forklaringer om hvordan dette fungerer

Et "dobbeltbrytende" materiale er et materiale der brytningsindeksen (dvs. lysets hastighet) avhenger av lysets polarisering og forplantningsretning.

Når du påfører noe mekanisk spenning, endres dobbeltbrytningen av materialet lokalt avhengig av belastningen, og på noen punkter fungerer det som en "bølgeplate" som endrer polariseringstilstanden til lyset.

En "polarisator" er en optisk komponent som bare lar noen typer polarisering passere gjennom den. Hvis du legger to polarisatorer av "lineær" type som er orientert i de vinkelrette retningene, vil lyset bli blokkert, men hvis du legger til en "bølgeplate" som er praktisk orientert mellom dem, vil lyset passere gjennom og du vil se lys.

Ved å kombinere disse to effektene kan du se forskjellige farger som passerer eller ikke i sanntid (ettersom endringen av polarisering også avhenger av lysets bølgelengde)

For bedre å forstå hvordan en bølgeplate gjør det mulig å endre polarisering av lys, kan du lese følgende artikkel:

en.wikipedia.org/wiki/Waveplate

Fotoelasticimetry -artikkelen går også lenger enn min lette forklaring:

en.wikipedia.org/wiki/Photoelasticity

Trinn 2: Bygg noen mekaniske rammer for å påføre stress på plastdeler

Her er noen rammer og prøver jeg så for meg å visualisere rammer

Trinn 3: Realiser rammene

Takk til en fransk I. U. T. Fablab i byen Cachan (sør i Paris), InnovLab (https://innovlab-iut-cachan.blogspot.com/), jeg hadde sjansen til å ha tilgang til en vannstråleskærer for å realisere rammene !

innovlab-iut-cachan.blogspot.com/2018/10/po…

Hvis du vil gjøre samene, kan du kutte dem i vann eller kanskje bruke andre typer C. N. C. maskinering. Her brukte jeg et 12 mm tykt aluminiumsmateriale.

Deretter kan du bore noen hull og trykke dem for å legge til noen skruer som hjelper deg med å trykke på prøvene. Du kan også lage en mekanisk deformerbar struktur som lokalt vil trykke på prøven din.

Trinn 4: Realiser prøvene

Du kan også kutte noen prøver (noen stenger eller et Eiffel-lignende tårn) i plast (jeg brukte vel et 7 mm tykt PolyCarbonate-ark, glass fungerer også, men går lettere i stykker)

Trinn 5: Nyt eksperimentene dine

Sett prøven i rammen og se den mellom en L. C. D. skjerm (som avgir polarisert lys) og en polarisator (jeg fikk min der:

Påfør deretter belastningen og se fargene endres.

Nyt !