新的动态光弹性主应力分离混合法研究

动态光弹性法是研究动态问题的一种重要方法,但要实现动态光弹性主应力的分离以及等倾线的获取和分离还存在较大的困难.针对动态光弹性法的主应力分离问题以及相关的试验技术展开研究,以相容方程作为动态光弹性试验的补充条件,将动态光弹性法与数值计算方法结合起来,提出一种用于动态光弹试验主应力分离的新方法:动态光弹性-数值计算混合法,研究并实现了动态光弹性试验中的等倾线的获取和分离.并选用了典型的圆盘试件进行动态光弹性试验及应力分析,对该混合法的可靠性和准确性进行了论证.     

光弹性分析中主应力分离的新方法

本文利用极坐标形式双调和方程通解得到应力第一不变量函数,结合光弹性实验等差线,用边界配置法求得满足求解对象边界条件的主应力和函数。于是由本文方法得到的主应力和函数和光弹性中的等差线,可求得物体内部各点的主应力值。     

正交异性光弹性应力分离的边界元法

本文对平面正交各向异性复合材料模型引入正应力线性和及边界上正应力线性和流的概念,提出从应力相容方程出发.用边界元法计算正交异性光弹性模型内任一点的正应力线性和位的方法,再与正交异性光弹性法中所给出的应力同的关系结合,即可进行正交异性光弹性应力的分离.最后,对边界元方法的精度进行了讨论.     

分离主应力的一种新方法—综合法

提出了从光弹性数据中分离主应力的一种新方法——综合法。该法简单实用,容易掌握,有足够的精度,不需单独测定材料条纹值,简化了实验步骤。     

焦散线—光弹性方法原理及应用

本文介绍焦散线-光弹性方法,在一次曝光时,能记录焦散线和光弹性二种信息,具有光路简单,信息丰富等优点,利用实验结果不仅能确定断裂力学中的应力强度因子 K_I,而且进一步能分离裂尖附近的主应力分量,同时讨论了与该方法有关的一些问题。     

正交异性动态光弹性方法的几个基本问题的研究

文章对适用于动态研究的正交异性光弹性复合材料进行了分析,详细说明了光弹性复合材料中残余双折射的确定方法;基于静态下Ｈｙｅｒ和Ｌｉｕ应力－光性定律,提出了正交异性动态应力－光性定律,并对正交异性材料的动态力学参数及动态光弹性常数给出了实用的标定方法;最后,利用三个单轴压缩试件（０°,９０°及４５°）,采用动态应变测量方法,证实了单轴应力状态下正交异性动态应力－光性定律的正确性。     

双轴应力状态下正交异性动态光弹性应力——光性定律研究

基于静态下Ｈｙｅｒ和Ｌｉｕ表述的正交异性应力－光性定律,在前文中,提出了正交异性光弹性复合材料的动态应力－光性定律并证明了其在单轴应力状态下的正确性。本文旨在进一步考察在双轴应力状态下正交异性动态应力－光性定律的适用性,采用的方法是对纤维增强光弹性复合材料制作的平板模型施加冲击荷载,加载方向与材料纤维方向分别成０°、９０°及４５°角,同时进行正交异性动态光弹性实验和动态应变测量,另外,对该模型进行相应的各向异性介质时域边界元计算。把动态应变测量推算出的应力分量以及时域边界元计算出的应力分量分别代入正交异性动态应力－光性定律,得到随时间变化的双折射条纹级数历程,将其与正交异性动态光弹性实验的结果进行比较。实验及计算结果表明,在三个加载方向下,由这三种方法得到的双折射条纹级数历程均吻合良好,从而证明了前文提出的正交异性动态应力－光性定律在双轴应力状态下的正确性。     

混合光载波法分离动静态主应力

本文将等差载波位相调制原理与夹层全息术结合形成的混合光载波法,可同时获得等差载波条纹图与混合载波条纹图.对混合载波纹图进行光学付里叶变换,利用空间滤波技术可将等和载波条纹从中分离出来.利用图象处理技术实现了对两种载波条纹图从预处理到应力计算的自动化处理.将混合光载波法应用于动态全息光弹性,分离了动态主应力. 文中还提出了一个经济实用的大尺寸载波片制作技术.     

光弹性-数字散斑相关混合法在光弹条纹主应力分解中的应用

光弹性法是研究结构内部应力分布问题的一个有效方法.光弹性实验中,通常可以方便地得到等色线条纹图.确定了等色线条纹级数以后,为获得平面模型中任意点的应力完全解,需要借助其它方法给出一个补充方程.本文将光弹性法与数字散斑相关法相结合,提出一种用于光弹性法分离主应力的新方法:光弹性-数字散斑相关混合法.在理论研究的基础上,设计了光弹性-数字散斑相关混合法实验系统,并通过相应的三点弯曲实验对该方法和实验系统的有效性做出分析和论证.该研究为光弹全场应力分解以及动态光弹性-数字散斑相关混合法提供了理论和实验基础.     

动态光弹性研究中爆炸加载的若干问题处理

本文介绍了动态光弹性研究中进行爆炸加载的一系列技术措施,主要包括:炸药种类的选择、起爆方法、爆炸现象与记录仪器的同步方法、加载与防护的协调方法等等。     

Separation of principal stresses in dynamic photoelasticity

A new and effective method used to separate the transient principal stresses for dynamic photoelasticity is proposed. This is a hybrid method combining the optical method of dynamic caustics and the boundary element numerical method. Firstly, a modified Cranz-Schardin spark camera is used to record simultaneously the isochromatic fringe patterns of photoelasticity and the shadow spot patterns in the dynamic process. By means of the isochromatic fringe patterns, the difference between transient principal stresses in the whole domain and the principal stresses along the free boundary can be solved. In addition, the method of caustics is a very powerful technique for measuring the concentrative load. Then, the sum of the principal stresses is calculated by the boundary integral equation obtained from the Laplace integral transform of the wave equation. So, the transient principal stresses can be determined from the experimental and numerical results. As an example, the transient principal stresses in a polycarbonate disk under an impact load are resolved. Concurrently published in the Chinese Edition of Acta Mechanica Sinica, Vol. 26, No. 1, 1994     

Experimental study on crack curving propagation in bending beams under impulsive load

Dynamic fracture behaviour of crack curving in bent beams has been investigated. In order to understand the propagation mechanism of such cracks under impact, an experimental method is used that combines dynamic photoelasticity with dynamic caustics to study the interaction of the flexural waves and the crack. From the state change of the transient stresses in polymer specimen, the curving fracture in the impulsively loaded beams is analyzed. The dynamic responses of crack tips are evaluated by the stress intensity factors for the cracks running in varying curvature paths under bending stress wave. The project supported by the National Natural Science Foundation of China and the Scientific Commission of Yunnan Province of China     

使用焦散线法与光弹法测定三维裂纹混合型应力强度因子

本文介绍了将焦散线法与应力冻结,“解冻”技术相结合,使焦散线法用于测量三维体内部裂纹前缘应力强度因子的实验方法,并针对复杂应力状态下三维裂纹前缘的不同应变奇异场,合理地综合运用焦散线法与三维光弹法,实际测量与分离了三维裂纹前缘混合型应力强度因子。     

DDGS high speed camera with some applications

DDGS high speed camera is an improved version of the multispark system. In this system the time delay and the frame interval can be set arbitrarily from 5 μs to 10 000 μs, and the intervals may be equal or not. The modified spark gaps can provide point flashes that are small enough in size and strong enough in light for both dynamic caustics and dynamic photo-elasticity. In addition, this system can be changed easily to observe the flow by schlieren method. Thus, this optical system is suitable to investigate many dynamic problems in the fields of solid and fluid mechanics.     

三维裂纹分析的主值型面力边界积分方程法

给出了一组只包含Ｃａｕｃｈｙ主值积分、不含有强奇异积分的三维静动力边界积分方程及其应用于裂纹问题的具体列式,并给出了几何轴对称问题的相应半解析边界元求解方法,将三维问题降阶为一维数值问题．文中分析了无限、半无限介质中圆裂纹、平行圆裂纹系、球面裂纹等在静载及应力波作用下的静力或瞬态动力响应问题,求得了相应的应力强度因子．     

含偏置裂纹三点弯曲梁的动态断裂行为研究

采用动态焦散线方法,对含偏置裂纹三点弯曲梁承受横向冲击的弯曲断裂行为进行了一系列动态断裂力学实验研究,分析了无量纲量ａ／ｌ的改变（ａ——初始裂纹偏离梁中心线的距离;ｌ——梁长度的一半）对于裂纹动态扩展行为（裂纹起始状态、裂纹尖端的复合应力强度因子、裂纹扩展速度、裂纹扩展轨迹）的影响,并借助动态光弹性应力分析,对应力波与扩展裂纹的相互作用以及应力波传播规律进行探讨．给出了裂纹尖端复合应力强度因子、裂纹扩展速度的变化、裂纹曲裂轨迹以及方向与梁中应力波传播的相互关系     

三维有限裂纹体分析

基于胡海昌教授提出的一类不含强奇异积分的新型面力边界积分方程,针对含平面裂纹三维有限体问题给出了的数值分析和半解析数值分析裂式.文中对含圆裂纹或裂纹系的厚板、圆柱,以及含垂直于表面的椭圆裂纹的矩形板等有关问题进行了具体求解,求得了相应的应力强度因子.将文中计算结果与已有结果比较表明,该方法具有较高的精度,而计算量较小.     

Reflective photoelasticity and holo-interferometry applied to stress wave propagation

The principal stress distribution over a section of a polyester model of a semi-infinite plate during the propagation of a stress wave has been determined experimentally. The stress pulse was generated by the impact of a pendulum hammer. Two external suitable trigger mechanism were used to trigger a double-pulse Ruby laser (0.5 Joule per pulse) at pre-determined intervals. One surface of the model was made fully reflecting so that by means of reflective holo-interferometry of that surface and reflective photoelasticity through the other surface of the model the isopachic and isochrometic fringe patterns were recorded at different time delays after impact.     

爆炸应力波作用下裂纹与孔洞的动态焦散线分析

将高速摄影技术与动态焦散线方法相结合,研究了爆炸应力波对裂纹、空孔的作用历史,记录了环绕它们的动态焦散斑图,给出了爆炸应力场中裂纹尖端复合应力强度因子的时间依赖关系以及空孔周围应力场分布的瞬态变化过程,为固体介质的爆破机理研究提供了新方法。