光测技术实验报告

光测技术实验报告

实验一：光弹仪认识、实验二：材料条纹值的测定、实验三：平面应力光弹实验

实验一：光弹仪认识

一、实验目的

1.了解光弹仪各部分的名称和作用，掌握光弹仪的使用方法。

2.观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应。

二、仪器设备

1.光弹性仪。

2.光弹性模型。

三、实验步骤

1.观看光弹性仪各个部分，了解其名称和作用。

2.调整光源及各镜片和透镜的高度，使它们的中心线在同一条水

平线上。

3.正交平面偏振布置的调整：首先，卸下两块四分之一波片（将四分之一波片转动到0 度），旋转一个偏振片，使呈现暗场，表示它们的偏振轴正交。然后，

开启白光光源，将一个标准试件放在加载架上，是试件平面与光路垂直，并使其承受铅垂方向的径向压力。同步起偏镜及检偏镜，直至圆盘模型上出现正交黑十字形。

4.双正交圆偏振布置的调整：在调整好的正交平面偏振布置中，先旋转一个四分之一波片，使检偏镜后看到的光场最暗。然后将四分之一波片任意方向旋转45 度，在将另外一个四分之一波片旋转，使光场再次最黑。这时，两块四分之一波片是相互正交的。

5.施加载荷后，从中间出现黑色条纹，增大载荷，条纹向两边扩散，出现多级条纹。

实验二：材料条纹值的测定

一、实验目的

1.学会测定光弹性材料条纹值

二、实验原理

1.对径受压圆盘条纹值的测定

圆盘半径为D ，厚度为h ，载荷为P ，则材料条纹值为

8P f DN

π=

三、实验步骤 1.调整光弹仪各镜轴位置，呈正交平面偏振布置。

2.调整加载架，安装试件。

3.记录等差线图

4.算出标准试件的材料条纹值。

四、实验原始数据

N=1, P=23.

N=2, P=47.3.

N=3, P=70.9.

五、数据处理

N=1, P=23.5, 28823 1.171/5101

P f kg m DN ππ-⨯=

==⨯⨯⨯. N=2, P=47.3, 28847.3 1.204/5102

P f kg m DN ππ-⨯===⨯⨯⨯ N=3, P=70.9, 28823 1.203/5101

P f kg m DN ππ-⨯===⨯⨯⨯ 平均条纹值 1.171 1.204 1.203 1.192/3

f k

g m ++== 六、误差分析 压力P 的测量会有些许误差，导致材料条纹值的误差。

实验三：平面应力光弹实验

一、实验目的

1.掌握绘制等倾线图方法。

2.用剪应力差法计算模型中某一断面上的应力分布。

二、实验仪器

1.光弹性仪一台。

2.平面应力弹性模型一个。

三、实验方法

1.调整光弹性仪各镜轴位置，在正交平面偏振布置下绘制等倾线图，并注明等倾线角度，在双正交圆偏振布置下绘制等差线图，并确定条纹级数。

2.用剪应力差法计算某一断面上的应力分布。

四、实验步骤

1.在等差线和等倾线图上画出计算截面OK ，将OK 等分成若干段，间距为∆x ，标出各分点。再作OK 的上辅助截面线AB 和下辅助截面线CD ，两辅助截面与OK 截面的间距均为y 2

∆，通常为了方便取∆x=∆y 。 2.根据等差线及等倾线图，用图解内插法(或逐点测量)求出各分点的条纹数值和主应力1σ与x 轴的夹角（以逆时针为针为正），分别记为OK i AB i CD i OK AB i CD i (N )(N )(N )()()()θθθ、、及、、。

3.按式1sin 2xy Nf h

τθ=计算各截面上各分点的剪应力。 4.按式AB CD xy xy xy

τττ∆=-求上截面与下截面各分点的剪应力差值，再按式11()()|2xy i xy i i

xy i τττ--∆-∆∆=求在x ∆之间xy τ∆的平均值。

5.x y

∆∆的正负号，与所取的坐标和剪应力差的计算有关。∆x 若与正ox 轴同向则∆x 为正；当zy τ∆按式AB CD xy xy xy

τττ∆=-计算时∆y 取正号，反之为负。 6.求z σ的初始值

0)z σ（。点o 应取在自由边界上或取在已知分布载荷作用的边界上；这时，

0)z σ（为已知值。 7.根据式11)()|i x i x i xy i x y

σστ--∆=-∆∆（ 求各点的z σ当i=1时，有 1

100

)()|x x xy x y σστ∆=-∆∆（ 当i=2，则有

2211)()|x x xy x y

σστ∆=-∆∆（……等等。

8.按式y x σσ=±y cos 2x Nf h

σσθ=-计算各点的y σ。 9.作OK 截面上x y xy σστ、及的应力分布图。

10.作静力平衡校核。根据内力与外力必须平衡的条件，对已得的结果进行校核，以估计结果的误差。

计算时一般用表格进行。应力单位先用“条”表示，最后再乘以f/h ，换算成以2/N m 为单位的模型应力值。

五、实验现象记录

六、实验结果

由实验二知：f=1.192kg/m, h=5mm，P=462.8N.

则f/h=2.38Mpa。

将等差线与叠加的等倾线图画在同一张图上，按剪应力差法取截面OK,作两辅助面AB,CD 如图：

取△x=3.75mm，△y=3.4mm，则计算数据记录如下表：

表1 截面AB数据

表2 截面CD 数据