elastooptyka
 
Encyklopedia PWN
elastooptyka
[łac. elasticus ‘sprężysty’, gr. optikós ‘wzrokowy’ < optós ‘widzia(l)ny’],
optyka naprężeń, fotosprężystość,
doświadczalna metoda analizy stanu naprężenia i odkształcenia w ciałach stałych —
gł. elementach maszyn, konstrukcji i budowli o skomplikowanych kształtach, wykorzystująca zjawisko dwójłomności wymuszonej odkształceniami, występujące w niektórych materiałach przezroczystych (tzw. elastooptycznych, np. szkle, poli(metakrylanie metylu), żywicach epoksydowych) do wizualizacji pola naprężeń wewnątrz lub na powierzchni przedmiotu. Podczas jednokierunkowego rozciągania lub jednostronnego ściskania ciało izotropowe nabiera opt. cech kryształu jednoosiowego (kryształy dwójłomne) o osi opt. skierowanej równolegle do kierunku rozciągania lub ściskania; podczas deformacji bardziej skomplikowanych, np. przy rozciąganiu dwustronnym, ciało staje się optycznie dwuosiowe. Zjawisko dwójłomności wymuszonej zanika po zdjęciu obciążenia. Układ pomiarowy, służący do wyznaczania rozkładu naprężeń, składa się ze źródła światła białego lub monochromatycznego (jednobarwnego), polaryzatora i analizatora, między którymi umieszcza się badany model (płaski), oraz układu rejestracji opt. (np. ekranu); zadaniem pierwszego polaryzatora jest przepuszczenie światła spolaryzowanego liniowo. Jeżeli model nie jest obciążony, a płaszczyzny polaryzacji polaryzatora i analizatora są ustawione prostopadle, wówczas do ekranu światło nie dociera. Jeżeli model elementu jest obciążony, to światło spolaryzowane liniowo przechodząc przez niego rozszczepia się na 2 promienie spolaryzowane w płaszczyznach naprężeń gł., rozchodzące się z różną prędkością (odmienną od prędkości światła w elemencie nie obciążonym); w wyniku tego powstaje przesunięcie fazowe między oboma promieniami proporcjonalne do różnicy naprężeń głównych, a na ekranie pojawia się obraz interferencyjny w świetle spolaryzowanym w postaci linii charakteryzujących stan odkształcenia: izochrom — w miejscach, w których przesunięcie fazowe jest równe wielokrotności długości fali świetlnej, i izoklin — w miejscach, gdzie płaszczyzna polaryzacji pokrywa się z jednym z kierunków naprężeń głównych. W przypadku analizowania trójosiowych stanów naprężenia jest stosowana metoda „zamrażania” (podgrzewanie obciążonego modelu i schłodzenie bez zdejmowania obciążeń — po takim zabiegu naprężenie zostaje zachowane po zdjęciu obciążenia; model można pociąć na warstwy i analizować stan naprężeń w elementach płaskich). Do wyznaczania rozkładu naprężeń na powierzchni rzeczywistych elementów konstrukcyjnych stosuje się tzw. metodę elastoopt. warstwy powierzchniowej; element konstrukcyjny pokrywa się w tym przypadku cienką warstwą materiału elastooptycznego. Do powstania elastooptyki przyczyniły się prace Th.J. Seebecka oraz D. Brewstera; jej podstawy teoret. sformułowali F.E. Neumann i J. Maxwell, w praktyce po raz pierwszy elastooptykę zastosowali C. Wilson (1891) i A. Mesnager (1901); współczesną elastooptykę zapoczątkowały prace E.G. Cokera i L.N. Filona. W Polsce duże zasługi dla rozwoju elastooptyki położył Z. Gubrynowicz. Obecnie e. jest stosowana coraz rzadziej ze względu na wprowadzenie metod numerycznych (analiza naprężeń).
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia