Fotoelasticitatea si aplicatiile ei in constructii

a)Tehnica fotoelastica prin transparenta;

b) Tehnica fotoelastica prin reflexie.

Studenti: -Barbu Marius;

- Axente Cosmin.

Fotoelasticitatea este o metoda experimentală utilizată la determinarea distribuției stării de tensiune dintr-un material.Metoda se bazează pe proprietatea birefringenței accidentale a materialelor optic active.

Birefringența, sau refracția dublă, este un fenomen opticcare se produce la trecerea razei de lumină dintr-un mediu în altul, constând în descompunerea razei în două.

Spre deosebire de alte metode experimentale carefurnizează informații în puncte discrete, fotoelasticitatea oferăun tablou complet al stării de tensiune din toată structuraanalizată, sub o varietate de condiții:

- Bidimensional și tridimensional- Static și dinamic- Elastic și neelastic- Izotrop și anizotrop

Din prelucrarea datelor inregistrate se pot determina valorile tensiunilorprincipale şi direcţiile acestora in orice punct din campul analizat.

Formulele fundamentale din rezistenta materialelor sunt bazate pe ipoteza lui Bernoulli.Aceasta ipostaza se verifica experimental pe contur,prin desenarea unor retele pe suprafata piesei solicitate.Se pune insa problema de a verifica daca in interiorul materialului ipoteza se mentine.In teoria elasticitatii se stabilesc legi mai complicate de distributie a eforturilor unitare,cum este cazul,de exemplu,al sectiunilor cu concentratori de eforturi unitare.In numeroase probleme,calculul analitic este imposibil de aplicat si rezolvarea necesita metode experimentale.

Metoda fotoelastica rezolva azi cu succes numeroase probleme plane ale teoriei elasticitatii. Ea este aplicata in ultimul timp si la probleme de stari spatiale de eforturi unitare.

Studiul experimental se face trimitand un fascicul de lumina polarizata asupra unui model al piesei care se studiaza,executat din materialul transparent.

a) Tehnica fotoelasticitatii prin transparenta

Aceată tehnică de analiză este folosită pentru analiza stării de tensiunedin structuri plane.

Se realizeaza cu ajutorul Polariscopului cu lumină polarizată plan.Este un aranjament optic format dintr-o sursă de lumină monocromatică

(sau lumină ordinară) şi doi polaroizi cu plane de polarizare perpendiculare,aşezate pe aceeaşi axă .Primul polaroid poartă numele de polarizor, iar celălat de analizor. Intre cei doi polaroizi se aşează modelul fotoelastic al structurii plane care urmează să fie analizată. Modelul fotoelastic este executat dintr-un material optic activ la scară(scara modelului) şi incărcat pe contur, in planul median, cu sarcini ca in realitate, reduse la scară (scara forţelor).

Lumina emisă de sursă se transmite prin polarizor şi devine polarizatăplan.

În prezent, sunt utilizate calculatoare cu camere video și camere digitale pentru a procesa datele experimentale. Când lumina polarizată trece printr-un model transparent tensionat se formează un model de interferență sau “franjuri”. Acest model furnizează informații calitative despre distribuția tensiunii, poziția concentratorilor de tensiune și domeniul tensiunilor mici.

Pe baza acestor rezultate, se pot modifica, reduce sau dispersa concentratorii de tensiune sau înlatura materialul suplimentar din zona cu tensiuni mici, în felul acesta ajungând la micșorarea greutații și costului materialului.

b) Tehnica fotoelasticitatii prin reflexie

Starea de tensiune de pe suprafaţa unor structuri poate fi determinată şidirect, pe cale fotoelastică, folosind o tehnică specială cunoscută sub numele detehnica fotoelasticităţii prin reflexie(sau tehnica invelişurilor fotoelasticereflectorizante).

In acest scop, zona de pe suprafaţa structurii care urmează să fieinvestigată se curăţă cu hartie abrazivă pană se obţine o suprafaţă mată şi sedegresează cu acetonă şi alcool.Efectul de birefrigenţă in diferite puncte de pe suprafaţa foliei poate fievidenţiat cu ajutorul unui polariscop cu lumină polarizată circular, deconstrucţie specială, avand axa optică frantă, numit polariscop cu reflexie.