论述实测应力强度因子的方法

第二章应力强度因子的计算
K--应力、位移场的度量 K的计算很重要,计算K值的几种方法:
1.数学分析法:复变函数法、积分变换；
2.近似计算法：边界配置法、有限元法；
3.实验标定法：柔度标定法；
4.实验应力分析法：光弹性法.
论述实测应力强度因子的方法
应力强度因子是反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量。

它和裂纹大小、构件几何尺寸以及外应力有关。

应力在裂纹尖端有奇异性，而应力强度因子在裂纹尖端为有限值。

网格法是以网格为制图单元，反映制图对象特征的一种地图表示方法。

其制图精度取决于网眼大小，网眼越小，精度越高。

网眼大小的确定，取决于制图目的、比例尺和掌握制图资料的详细程度等。

网格法既可表示制图对象的数量特征，也可表示其质量特征。

使用该法编图时，首先把制图区域按照一定原则，用规定的网眼尺寸画出格网，然后根据掌握的制图资料、野外考察得到的制图对象的分布特征，分别用每个网眼赋值。

当表示数量差异时，填入分级级别；表示质量特征时，填入类型代码等。

最后用色彩或面状网线符号区分它们。

这种方法在计算机辅助制图、统计制图中得到广泛应用。

实验应力分析方法的一种。

网格法是在试件表面印制或刻划网格，则当试件受载而发生变形时，网格随之变形，通过测量网格因变形而引起的位移，以确定试件的位移场或应变场。

它适用于测量5%以上的大应变,而用于测量较小的应变时，精度很低。

此法于20世纪40年代开始应用，后来在较大程度上被云纹法所取代。

光弹性法应用光学原理研究弹性力学问题的一种[[实验应力分析]]方法。

将具有双折射效应的透明塑料制成的结构模型置于偏振光场中，当给模型加上载荷时，即可看到模型上产生的干涉条纹图。

测量此干涉条纹，通过计算，就能确定结构模型在受载情况下的应力状态。

20世纪初，E.G.科克尔和L.N.G.菲伦用光弹性法研究桥梁结构等的应力分布。

40年代，M.M. 弗罗赫特对光弹性的基本原理、测量方法和模型制造等方面的问题，作了全面系统的总结，从而使光弹性法在工程上获得广泛的应用。

利用光弹性法，可以研究几何形状和载荷条件都比较复杂的工程构件的应力分布状态，特别是应力集中的区域和三维内部应力问题。

对于断裂力学、岩石力学、生物力学、粘弹性理论、复合材料力学等，也可用光弹性法验证其所提出的新理论、新假设的合理性和有效性，为发展新理论提供科学依据。

在偏振光场中，各向同性的光弹性模型在载荷作用下会产生暂时双折射效应，其在光弹性实验中，通常出现两组干涉条纹：等差线和等倾线。

从光弹性实验可以直接获得主应力差和主应力方向。

为了确定单独的应力分量，还须借助于其他实验方法或计算方法。

对于二维应力问题，确定主应力或正应力分量的实验方法，有侧向变形法、电比拟法、云纹法、光弹性斜射法、全息光弹性法和全息干涉法等。

三维应力分析大多数工程结构在载荷作用下常处于三维应力状态。

应用三维光弹性实验法能有效地确定工程结构内部的三维应力状态。

三维光弹性实验法包
括光弹性应力冻结法、光弹性夹片法、光弹性散光法等，以光弹性应力冻结法应用较广。

全息光弹性法在全息照相的物光和参考光的光路中增置偏振器使其具有偏振特性，以获得比全息三维图像更多信息的一种实验应力分析方法。

云纹法（moire method）又称莫尔纹法，是变形分析的一种模拟方法。

由光的干涉而产生。

此法即利用光的机械干涉形成的云纹图进行分析。

分为面内和影像（面外）云纹法两类：根据前者的平行云纹图和转动云纹图可求得应变场；后者已成功地用于褶皱形式和断裂变形场的分析。

其最大优点在于实用范围广，适于弹性、塑性、蠕变，静载、动载，常温、高温等，较简便、易行。

电子散斑和全息光弹混合方法原理
光源采用波长为532nm 的绿泵浦固体激光器激光器,发射出的光经扩束之后照射在一半反半透镜, 其中一部分照射在连接相移器的散斑面上经过两次反射后作为参考光直接进人CCD 摄像头, 另一部分作为物光两次穿过透明试件后也进人CCD 摄像头,物光和参考光在CCD 摄像头前相干, 透过试件的物光光波在试件受载后将发生变化,此时通过计算机控制产生四步位相等间隔的相移, 并同时自动采集四幅电子散斑干涉图,此图即受载前后物光和参考光的合成光强相减所得的等和线条纹图.
将电子散斑与全息光弹法相结合, 设计出类似于麦克尔逊干涉系统的光路, 其物光采用正射方式, 并且引人了相移技术< 成功地将这一方法应用到测量透明材料的SIF上.。