实验4等倾线的测绘和材料条纹级数的测定

1、实验4平面光弹性原理-等倾线的测绘和等差线材料条纹级数的测定 一、实验目的 1、掌握光弹仪的使用，加深认识有应力模型在圆偏振光的暗场和明场中，双折射效应及 其力学意义。 2 、掌握等倾线的特点。观察单色光和白光下的等差线，总结当载荷变化时特性点（奇点、 各向同性点、源点、汇点）附近条纹变化的规律。 3、观察等差线的特点，初步学会条纹级数的确定方法。掌握用旋转检偏镜测量非整数级 条纹级数的方法。 4 、学会等差线的描绘方法及用钉压法判别断自由边界应力符号，并加深对其原理及判断 条纹增减方法的理解。 二、实验仪器 散射式光弹仪（或409- H），圆盘、圆环、等截面梁模型及加载附件。 三、实验原理

2、平面光弹性原理；Tardy补偿法测量非整数级条纹级数；钉压法判断自由边界应力符号。实 验光路如下图。 A :光源、P:偏振片、M:模型、Q : 1/4波片、 La:成像透镜、S:观察屏 四、实验步骤 1、观察等倾线： 1）布置平面偏振光暗场光路。观察对径受压圆盘、圆环的等倾线。 2）同步旋转起偏器和检偏器，观察等倾线的变化，并总结规律。 2、观察等差线： 2.1单色光： 1）布置圆偏振光暗场光路。观察对径受压圆盘、圆环的等差线。 2）变动载荷，观察等差线的变化。试找出模型中的奇点、各向同性点、源点、汇点，总结上 述特性点邻域等差线的变化特征。 2.2白光： 1）布置圆偏振光暗场光路。观察对径受

3、压圆盘、圆环的等差线，注意等差线的色序。 2）变动载荷，观察等差线的变化，注意重复消光现象。 3、非整数条纹级次的测定 1）开启单色光源，将仪器调节成圆偏振光暗场。将对径受压圆盘置于光场中央，加载至整数 级等差线达56级。 2）再改用明场观察半整数级等差线。记录注意标明级次。 3）判断条纹级次，使用 Tardy法测量对径受压圆盘中心点的非整数条纹级次。 4、钉压法判定自由边界应力符号 将圆盘更换为等截面梁模型及简支梁加载装置， 用钉压法判断简支梁上下自由边界应力符号 记录并绘制等差线的在钉压处的变化。 五、数据处理和报告要求 1、 绘制对径受压圆盘等倾线及主应力迹线图；（由于对称可绘制1/2等

4、倾线，另1/2主应 力迹线） 2、 绘出对径受压圆环等整数级和半整数级的等差线图；（由于对称可只绘制1/4圆环） 3、 简要示意等截面梁在钉压处的等差线变化。（只画纯弯曲段的局部等差线变化） 六、思考题 1、说明等差线的物理意义。 2、Tardy补偿法的补偿步骤、原理是什么？ 3、用钉压法判断自由边界应力符号的根据是什么? 附加题： 1对径双受压聚碳酸酯圆盘试件如右图。o为圆盘中心， A为水平对称轴上的另一点。圆盘处于圆偏振光暗场光路中。 （1 ）加载后，O、A点出射光的偏振态如何？ （2）当入射光为白光时，O、A点出射光的颜色如何？ 载荷增加时颜色如何变化？ （3）单色光照明时，O、A点是亮点还是暗点？载荷增加时 I A、Io如何变化？ （4） 若光路改为单色光照明的平面偏振光暗场光路，O、A 点是亮点还是暗点？载荷增加时Ia、Io如何变化？ rJTih （5） 单色光照明的平面偏振光暗场光路中，什么角度的等 倾线通过A、O点？ 2 用小钉对圆偏振光路中的纯弯梁光弹模型的上下边缘施 加压力（如右图）发现等差条纹如图移动。试判断上下边哪一个 为受拉边。你能否由此总结出用“钉压法”判