Φωτοελαστικομετρία: Βλέποντας το μηχανικό άγχος με οπτικά: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Η φωτοελαστικομετρία είναι ένας τρόπος απεικόνισης των στελεχών στα υλικά. Σε αυτό το Instructable, θα δούμε πώς μπορείτε να κάνετε μερικά δείγματα για να προσδιορίσετε πειραματικά την κατανομή της τάσης σε ορισμένα υλικά υπό μηχανικό φορτίο!

Βήμα 1: Μερικές εξηγήσεις για το πώς λειτουργεί αυτό

Ένα "διθλαστικό" υλικό είναι ένα υλικό στο οποίο ο δείκτης διάθλασης (δηλαδή η ταχύτητα του φωτός) εξαρτάται από την κατεύθυνση πόλωσης και διάδοσης του φωτός.

Όταν εφαρμόζετε κάποια μηχανική καταπόνηση, η διαθλαστικότητα του υλικού αλλάζει τοπικά ανάλογα με την καταπόνηση και σε ορισμένα σημεία λειτουργεί σαν "πλάκα κύματος" που αλλάζει την κατάσταση πόλωσης του φωτός.

Ένας "πολωτής" είναι ένα οπτικό στοιχείο που αφήνει μόνο ορισμένους τύπους πόλωσης να περάσουν από αυτό. Αν τοποθετήσετε δύο πολωτές τύπου "γραμμικού" προσανατολισμένους στις κάθετες κατευθύνσεις, το φως θα μπλοκαριστεί, αλλά αν προσθέσετε μια "πλάκα κύματος" που προσανατολίζεται βολικά μεταξύ τους, το φως θα περάσει και θα δείτε φως.

Ο συνδυασμός αυτών των δύο εφέ επιτρέπει να βλέπετε σε πραγματικό χρόνο διαφορετικά χρώματα που περνούν ή όχι (καθώς η τροποποίηση της πόλωσης εξαρτάται επίσης από το μήκος κύματος του φωτός)

Για να καταλάβετε καλύτερα πώς μια πλάκα κυμάτων επιτρέπει την αλλαγή της πόλωσης του φωτός, μπορείτε να διαβάσετε το ακόλουθο άρθρο:

en.wikipedia.org/wiki/Waveplate

Το άρθρο της φωτοελαστικομετρίας πηγαίνει επίσης πέρα από την ελαφριά εξήγησή μου:

en.wikipedia.org/wiki/Photoelasticity

Βήμα 2: Δημιουργήστε μερικά μηχανικά πλαίσια για να εφαρμόσετε στρες σε πλαστικά μέρη

Εδώ είναι μερικά πλαίσια και δείγματα που φαντάστηκα για να οπτικοποιήσω τα πλαίσια

Βήμα 3: Πραγματοποιήστε τα πλαίσια

Χάρη σε ένα γαλλικό I. U. T. Fablab στην πόλη Cachan (στα νότια του Παρισιού), το InnovLab (https://innovlab-iut-cachan.blogspot.com/), είχα την ευκαιρία να έχω πρόσβαση σε κόφτη waterjet για να πραγματοποιήσω τα πλαίσια !

innovlab-iut-cachan.blogspot.com/2018/10/po…

Εάν θέλετε να κάνετε τα ίδια, μπορείτε να τα κόψετε με νερό ή ίσως να χρησιμοποιήσετε άλλους τύπους C. N. C. κατεργασία Εδώ, χρησιμοποίησα ένα υλικό αλουμινίου πάχους 12mm.

Στη συνέχεια, μπορείτε να ανοίξετε μερικές τρύπες και να τις πατήσετε για να προσθέσετε μερικές βίδες που θα σας βοηθήσουν να πιέσετε τα δείγματα. Μπορείτε επίσης να κάνετε μια μηχανική παραμορφώσιμη δομή που θα πιέσει τοπικά το δείγμα σας.

Βήμα 4: Πραγματοποιήστε τα Δείγματα

Μπορείτε επίσης να κόψετε μερικά δείγματα (μερικές ράβδους ή έναν πύργο που μοιάζει με το Άιφελ) σε πλαστικό (χρησιμοποίησα με επιτυχία φύλλο PolyCarbonate πάχους 7 mm, το γυαλί λειτουργεί επίσης αλλά σπάει πιο εύκολα)

Βήμα 5: Απολαύστε τα πειράματά σας

Βάλτε το δείγμα σας στο πλαίσιο και δείτε το ανάμεσα σε ένα L. C. D. οθόνη (που εκπέμπει πολωμένο φως) και ένα πολωτικό (πήρα το δικό μου εκεί:

Στη συνέχεια, εφαρμόστε το στέλεχος και δείτε τα χρώματα να αλλάζουν.

Απολαμβάνω !