光弹性实验——(三)三维光弹性实验的“冻结”法

“冻结”法是当前解决三维应力分析问题比较有效的方法,在工程中已获得了广泛的应用。 “冻结”法的实验程序是:三维模型的应力“冻结”→沿需研究的截面切出薄片→将切片夹持于旋转台上,用偏光弹性仪或偏光显微镜,以平行光法或聚敛光法进行实验量测工作,获得必要的数据——等色线及等倾线→根据实验数据进行应力计算,给出工程中提出的应力分析问题。     

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.     

关于三维模型光测“冻结”法的若干问题

一、方法的简介 1.光测法 当偏振光通过受载荷作用的透明塑料模型(光测模型)时,模型各点将产生与应力状态相关联的光学干涉条纹图案——应力光图(等色线及等倾线)。用偏光弹性仪,可以定量地量测应力光图,进而对模型作全面的应力分析。若模型及作用于其上的载荷与真实结构(原型)相似,则根据相似原理,可将模型应力转换为原型应力。上述     

数字光弹性法综述

将光弹性法与计算机图像处理技术相结合 ,来自动采集光弹性数据和分析应力的方法 ,称为数字光弹性法 ,与传统光弹性法相比 ,它可以进一步提高实验速度和精度。本文详细讨论了以下两个方面 :一是光弹性条纹的细化和倍增处理技术 ;二是自动确定光弹性参数的技术 ,包括相移法、傅立叶变换法、逐步载荷法、广谱分析法和RGB光弹性法等。通过对近二十年来国内外在这些方面的研究、应用和进展作了综述 ,认为采用白光的彩色域相移技术计算光弹性等倾角 ,结合采用白光源或三色光源的相移法来确定光弹性等色线级数 ,有望成为解决静态二维和三维冻结模型薄切片应力分析的最佳方法 ;另外 ,设计一种能实时和同步采集多幅条纹图的实验装置 ,通过相移法来自动获取动态光弹性数据 ,是数字动态光弹性法很有前景的发展方向     

三维应力时求主应力的图解法

本文从三向主应力出发,按任意斜截面的应力分量计算式及莫尔圆图解法,提出了"正规单元体"概念,并总结出用莫尔圆求解任意三维应力时的主应力的图解法。(一)坐标轴与主应力方向重合时任意斜截面上的应力分量计算式及其图解法根据点应力分析,取如图1所示的四面体,截面ABC上的应力为 ...     

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。     

关于三维光弹性应力计算的补充方程式的建议

1.引言 本文提出关于三维光弹性应力的计算,与二维光弹性应力计算的方法相类似。首先用光弹性实验方法得到切片边界上的ν_边=(σ_x+σ_y-(μσ)_z)_边值;然后算出切片中各点的ν_s(σ_x+σ_y-(μσ)_z)_s值,它的表达式就是切片中任一点的应力计算的补充方程式。     

三维光弹模型内部应力全场分析的进一步研究

本文对目前广泛采用的三维光弹性应力分析“冻结”切片法作了扼要的讨论,并提出以“冻结”法为基础,采用一种连续切片法,可将对切片一次正射所获得的实验数据,与弹性理论基本方程和本文所导出的方法相结合,进行三维模型内部应力全场分析,通过电子计算机进行数值计算,获得了满意的成果,且为今后三维光弹性应力分析自动化提供新的途径。     

对“根据应力光图直接解答弹性力学平面问题的方法”一文的补充

自从作者在力学学报五卷三期上发表了“根据应力光图直接解答弹性力学平面问题的方法”一文以后,傅新民、杨槐堂、张永福等同志陆续对本文提出了一些宝贵意见,作者向他们表示感谢,并作以下两点补充说明。 1.原文中曾讨论平面体边界附近主应力方向的变动规律,其中的方程(15)     

拱形试件动态断裂的动光弹分析

本文采用动光弹方法,分析了对带边裂纹的拱形三点弯曲试件在抢击加载条件下的瞬态反应。从多火花动光弹仪记录下来的16幅断裂过程的照片和微机输出的电火花光信号图上,得到了各时刻的等差线图形和裂纹长度。使用运动裂纹尖端附近的应力场解,去计算动应力强度因子。对环氧树脂材料,测定了动态应力强度因子与裂纹扩展速度之间的关系,并给出了当裂纹扩展速度达到410m/s时,为裂纹产生分叉的条件。     

三截面法在光弹图像处理中的应用

为了适应光弹图像自动处理的需要,本文采用 SHIBUYA 等人提出的一种计算方法——三截面法,将模型光弹应力分析程序化.这种方法只需利用等差线条纹,避开了等倾线,减少了误差来源,并且可以只求出某一指定截面上的应力,不必将全场应力求出,计算量小,速度快,对其提供的条纹级次精度愈高,计算结果的精确度愈好。为了获取较高精度的条纹级数,本文提出了一个用以确定整、半数级次的干涉条纹细化法,以及求取分数级条纹级次的曲线拟合法,方法简单,速度快,精度高。     

光弹法实测正交异性双材料界面裂纹断裂参数

采用光弹贴片法实测正交异性双材料界面裂纹尖端区域的应力应变场, 进而求出界面裂纹的断裂力学参量. 将正交异性双材料板加工成拉伸试件,在聚碳酸酯贴片 的单侧表面镀金属铝膜,以提高贴片的反射效率. 沿贴片后的双材料界面预制裂缝,逐渐加 大载荷,得到一系列清晰的等差线条纹图. 利用正交异性双材料界面裂纹尖端应力分量表达 式计算出应力强度因子. 实验表明,光弹贴片法可有效地分析正交异性双材料界面裂纹问题.     

光弹性和边界元的一种混合法

本文通过光弹性实验中的等色线直接获得边界上主应力和值,並用三次样条函数对主应力和值的列表函数进行平滑,从而由边界元法计算二维物体内部的主应力和值,再与光弹性法中得到的主应力差值结合,便可分离二主应力。同时,应用本方法对圆环对径受压问题进行计算,其结果与解析解比较令人满意。     

一种通过改进Canny算子提取光弹条纹骨架线的方法

光弹性法是确定应力集中系数的有效手段，在实际工程中应力参数都是通过分析光弹干涉条纹图获得的，由于光弹干涉条纹图的复杂性，且影响成像质量的因素较多，因此如何从光弹干涉条纹图中撇开其复杂性，较高精度的提取骨架线，是一项较困难的工作，本文提出一种由改进的Canny算子对条纹方位图进行直接运算提取光弹条纹骨架线的算法，实验表明此方法对光弹条纹图很有效。     

光弹性实验——(一)光弹性实验原理和方法的介绍

一、引言 光弹性实验是科学实验的一种,它利用偏振光通过由透明的和各向同性的光敏塑料制成的受力模型,以获得应力光图。然后,用应力状态理论,求出模型中任一截面的应力分布情况。最后,按相似理论将模型的应力换算为与之对应的结构或零件的应力。可见,它是一门与晶体光学、高分子化学、相似理论和固体力学紧密结合的,用实验方法对结构物或零件进行应力分析的科学。     

刚构连续梁桥墩梁固节点结构的光弹性试验及有限元分析

某铁路特大桥的主桥部分采用预应力混凝土刚构连续梁桥,本文采用光弹性模型冻结应力法对该刚构连续梁桥墩梁固节点结构进行了应力分析,给出了结构边界应力分布和主应力迹线。应用ANSYS软件对墩梁固节点实际结构进行了有限元计算。将实验与有限元分析结果进行了比较,结果表明,实验应力分析法与有限元数值法吻合较好。在有限元分析中,对墩梁固节点结构梁端加载边界的影响区进行了研究,通过合理选择梁的长度可以有效减小局部应力。模型实验和有限元计算的结果为结构的优化设计提供了重要的依据。     

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.     

电子散斑和全息光弹法相结合测量透明材料的应力强度因子KI

全息光弹性中等和线是获得断裂力学中应力强度因子的一种有效方法之一.但用传统的全息光弹性方法获取等和线需暗房,要经过显影定影及再现,而且不能直接数字化使其应用受到限制.本文提出一种将全息光弹性与相移电子散斑干涉(Electric Speckle Pattern Interferometry,简称ESPI)有机结合的方法,不但克服传统全息光弹性的不足,而且使全息光弹性实现了数字化.文中将这一方法成功应用于有预制裂纹的三点弯曲试件上,定量求得其应力强度因子(Stress Intensity Factor,简称SIF)KI,而且实验值和理论值具有相一致的结果.     

复合材料光弹性分析的工程方法

本文在推导均衡光弹性复合材料应力(应变)—光定律的基础上,导出了均衡光弹性复合材料的近似应变—光定律。然后加以推广,提出适用于一般光弹性复合材料的近似应变—光定律.精度分析及实验验证表明:作为工程计算,在采用本文推荐的参数时,光弹性复合材料可视作各向同性材料进行光弹性分析。     

几种实体桥梁的光弹实验分析与结构评价

为探询桥梁整体结构特点,按照实验力学的相似理论,采用数控加工方法将六种典型实体结构的桥梁制成光弹性模拟试件。通过光弹性实验分析获取它们承载状况下的等色线和等倾线图,经计算机数据采集和处理后,得到模型结构的二维应力分布趋势以及应力沿桥面的变化规律。根据系统工程理论,对它们整体结构进行评价并提出局部改进建议。实验证明光弹法对桥梁结构及复杂弹性几何体承载规律的研究非常有效,是研究这一类问题的一种很好的实验仿真方法。结合理论计算和专家分析系统可以综合的进行桥梁结构方案的优选设计,为理论计算的准确合理性提供实验依据。该实验研究结果可以作为桥梁结构教学素材,为实际建桥方案的拟定提供参照。