《光弹性贴片法》PPT课件.ppt

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1、第第1313章章 光弹性贴片法光弹性贴片法第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 在构件表面粘贴一层光弹性贴片，当构件受力变形时，在构件表面粘贴一层光弹性贴片，当构件受力变形时，在构件表面粘贴一层光弹性贴片，当构件受力变形时，在构件表面粘贴一层光弹性贴片，当构件受力变形时，随构建表面一起变形的贴片就将产生人工双折射效应，随构建表面一起变形的贴片就将产生人工双折射效应，随构建表面一起变形的贴片就将产生人工双折射效应，随构建表面一起变形的贴片就将产生人工双折射效应，用反射式光弹仪观察贴片，就可以得到等差线和等倾线。用反射式光弹仪观察贴片，就可以得到

2、等差线和等倾线。用反射式光弹仪观察贴片，就可以得到等差线和等倾线。用反射式光弹仪观察贴片，就可以得到等差线和等倾线。这里的等差线表示等主应变差；等倾线表示主应变方向。这里的等差线表示等主应变差；等倾线表示主应变方向。这里的等差线表示等主应变差；等倾线表示主应变方向。这里的等差线表示等主应变差；等倾线表示主应变方向。利用等差线和等倾线，通过辅助计算或实验即可求出构利用等差线和等倾线，通过辅助计算或实验即可求出构利用等差线和等倾线，通过辅助计算或实验即可求出构利用等差线和等倾线，通过辅助计算或实验即可求出构件表面各点的应变状态。件表面各点的应变状态。件表面各点的应变状态。件表面各点的应变状态。1

3、1n n本章内容：本章内容：n n学习要求：学习要求：（完成本章教学，计划使用（完成本章教学，计划使用（完成本章教学，计划使用（完成本章教学，计划使用2 2学时）学时）学时）学时）第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法 了解反射光弹性仪；掌握光弹性贴片法基本原理，和非边界点了解反射光弹性仪；掌握光弹性贴片法基本原理，和非边界点了解反射光弹性仪；掌握光弹性贴片法基本原理，和非边界点了解反射光弹性仪；掌握光弹性贴片法基本原理，和非边界点的应变分离方法；熟悉贴片材料的

4、制作与粘贴工艺，贴片材料应的应变分离方法；熟悉贴片材料的制作与粘贴工艺，贴片材料应的应变分离方法；熟悉贴片材料的制作与粘贴工艺，贴片材料应的应变分离方法；熟悉贴片材料的制作与粘贴工艺，贴片材料应变条纹值的标定方法，影响贴片法试验结果的主要因素等。变条纹值的标定方法，影响贴片法试验结果的主要因素等。变条纹值的标定方法，影响贴片法试验结果的主要因素等。变条纹值的标定方法，影响贴片法试验结果的主要因素等。13-1 13-1 13-1 13-1 反射光弹仪；反射光弹仪；反射光弹仪；反射光弹仪；13-2 13-2 13-2 13-2 光弹性贴片法基本原理；光弹性贴片法基本原理；光弹性贴片法基本原理；光弹

5、性贴片法基本原理；13-3 13-3 13-3 13-3 非边界点的主应变分离方法；非边界点的主应变分离方法；非边界点的主应变分离方法；非边界点的主应变分离方法；13-4 13-4 13-4 13-4 贴片材料的制作与粘接；贴片材料的制作与粘接；贴片材料的制作与粘接；贴片材料的制作与粘接；12-5 12-5 12-5 12-5 贴片材料应变条纹值的标定；贴片材料应变条纹值的标定；贴片材料应变条纹值的标定；贴片材料应变条纹值的标定；13-6 13-6 13-6 13-6 影响试验结果的主要因素影响试验结果的主要因素影响试验结果的主要因素影响试验结果的主要因素2 2第第第第2 2 2 2部部部部

6、光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法13-1 13-1 13-1 13-1 反射光弹仪反射光弹仪反射光弹仪反射光弹仪图图13-1 国国产产441型反射式光型反射式光弹仪弹仪 贴贴片法片法实验仪实验仪器主要有两种：器主要有两种：1.反反射射式式光光弹弹仪仪，用用于于现现场场大大面面积积的光的光弹弹性性贴贴片片测测量；量；2.反反射射式式偏偏光光显显微微镜镜，用用与与分分析析很小的局部区域。很小的局部区域。图图13-1所所示示为为国国产产441型型反反射射式式光光弹弹仪仪照照片片。镜镜片片视视场

7、场为为120mm，起起偏偏镜镜与与检检偏偏镜镜可可同同步步旋旋转转测测量量等等倾倾线线（主主应应变变方方向向），检检偏偏镜镜可可单单独独旋旋转转。带带有有调调节节方方向向的的倾倾斜装置。光源：白光灯、汞灯。斜装置。光源：白光灯、汞灯。3第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法图图13-2 反射式光反射式光弹仪弹仪光路光路图图PQ1Q2A(a)V型光路型光路贴贴片片构件表面构件表面照相机照相机PQ1Q2A45G照相机照相机(b)正交型光路正交型光路 反射光反射光弹仪

8、弹仪包括两部分：包括两部分：1.支撑部分支撑部分 为为一个可灵活一个可灵活调节调节高度和方位的三角支架；高度和方位的三角支架；2.观测观测部分部分 光路光路组组成成见图见图13-2，可，可调节调节成成V型或正交型光路型或正交型光路进进行行观测观测。4第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法13-2 13-2 13-2 13-2 光弹性贴片法基本原理光弹性贴片法基本原理光弹性贴片法基本原理光弹性贴片法基本原理 光光弹弹性性贴贴片片C牢牢固固粘粘贴贴在在构构件件表表面

9、面S上上。构构件件表表面面S与与贴贴片片C都都处处于于平平面面应应力力状状态态，拥有相同的变形，即拥有相同的变形，即图图13-313-3贴片与构件表面点贴片与构件表面点的应力与应变状态的应力与应变状态hC构件构件S贴片贴片C反光面反光面1C(1C)2S(2S)1S(1S)2C(2C)（13-1）用反射光弹仪可测出贴片用反射光弹仪可测出贴片C的等差线条纹级次的等差线条纹级次n。根据应力。根据应力-光学定律，并考虑光线光学定律，并考虑光线是两次通过切片，贴片的主应力差为是两次通过切片，贴片的主应力差为（13-2）为贴为贴片材料片材料应应力条力条纹值纹值，为贴为贴片厚度。片厚度。由虎克定律，由虎克定

10、律，（13-3）5第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法则贴片的主应变差为则贴片的主应变差为(13-4）贴片材料的应变条纹值。贴片材料的应变条纹值。由式（由式（13-1）、（）、（13-3），构件表面的主应变差和主应力差分别为），构件表面的主应变差和主应力差分别为（13-5）(13-6)测得贴片等差线条纹级次测得贴片等差线条纹级次n，就可确定构件表面的主应变差和主应力差。而构件，就可确定构件表面的主应变差和主应力差。而构件的主应变或主应力方向可由等倾线参数确定。

11、的主应变或主应力方向可由等倾线参数确定。6第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法 当当贴贴片片与与构构件件表表面面的的自自由由边边界界（孔孔边边、外外沿沿等等）一一致致时时，垂垂直直于于自自由由边边的的主主应应力力为零，由式（为零，由式（13-6），得平行于边界方向的主应力为），得平行于边界方向的主应力为(13-7)而边界点的主应变可直接由上式与虎克定律求得而边界点的主应变可直接由上式与虎克定律求得或或（13-8）(13-8)构件表面的边界应力与应变：构件表面的

12、边界应力与应变：构件表面的边界应力与应变：构件表面的边界应力与应变：7第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法13-3 13-3 13-3 13-3 非边界点的主应变分离方法非边界点的主应变分离方法非边界点的主应变分离方法非边界点的主应变分离方法1 1 1 1一次正射一次斜射法一次正射一次斜射法一次正射一次斜射法一次正射一次斜射法 分分离离构构件件表表面面非非边边界界点点的的主主应应变变的的一一般般方方法法是是一一次次正正射射和和一一次次斜斜射射（图图13-4）。

13、由正射得到主应变差由正射得到主应变差（13-9）采用垂直于某一主采用垂直于某一主应变应变方向平面内的斜射。若方向平面内的斜射。若斜射方向在斜射方向在 2所在的所在的yz平面内，与平面内，与贴贴片片法向（法向（z轴方向）成轴方向）成角，此时测得的条纹级次为角，此时测得的条纹级次为n，则，则得次主应变差得次主应变差图13-4 光线对贴片的正射和斜射xyz1C2C2C1CzC2C（13-10）8第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法由应变圆或应变分析公式知由应变圆或应

14、变分析公式知zC贴片的法向应变。由于贴片处于平面应力状态，由广义虎克定律贴片的法向应变。由于贴片处于平面应力状态，由广义虎克定律，有，有 将式（将式（13-11）和（）和（13-12）代入式（）代入式（13-10），得），得(13-11）（13-12）（13-13）联立（联立（13-9）和（）和（13-13）可解得）可解得（13-14）9第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法 求得构件主应变后，再利用虎克定律求构件表面的主应力求得构件主应变后，再利用虎克定律求构

15、件表面的主应力1S和和2S。反射镜照相机yz图13-5 斜射法的光路布置（13-15）若考虑光线射入贴片时折射率的变化，需若考虑光线射入贴片时折射率的变化，需要对入射角进行修正，设贴片的折射率为要对入射角进行修正，设贴片的折射率为m，光线经反射镜的入射角为，光线经反射镜的入射角为，因空气，因空气折射利率为折射利率为1，由折射定律，实际入射角，由折射定律，实际入射角为为10第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法2.2.2.2.条带法条带法条带法条带法 条条带带法法

16、是是利利用用一一组组平平行行的的、等等间间距距的的带带状状贴贴片片代代替替前前述述的的连连续续贴贴片片，带带的的高高度度h与与连连续续贴贴片片的的厚厚度度相相等等,带带宽宽b则则远远小小于于带带高高。显显然然，这这些些贴贴片片只只能能传传递递条条带带长长度度方方向向的的应应变变，而而对对于于宽宽度度方方向向的的应应变变和和剪剪应应变变不不敏敏感感(构构件件表表面面沿沿带带宽宽方方向向的的应应变变只只对对条条带带粘粘贴贴面面局局部部有有影影响响，而而沿沿带带高高的的大大部部分分区区域域不不受受影影响响)，带带宽宽方方向向应应变变是是由由泊泊松松效效应应引引起起的的。故故根根据据条条带带得得到到的

17、的等等差差线线条条纹纹级级次次就就可可确确定定条条带带长长度度方方向向的的应应变，由式（变，由式（13-8）得）得(13-16)图13-6 贴片条带示意图条带贴片C反射面构件Sabhc但但若若使使用用条条带带标标定定应应变变条条纹纹值值f,为简单计，可可将将上上述述关关系系简化化为11第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法采采用用三三个个不不同同方方向向的的条条带带组组对对被被测测部部位位进进行行三三次次观观测测。如如这这三三个个方方向向分分别别为为x轴轴、y轴

18、轴和与和与x轴轴成成45的斜方向，根据（的斜方向，根据（13-16）式及任意方向的）式及任意方向的应变应变公式公式（1 1 1 1）沿三个不同方向的条带贴片法）沿三个不同方向的条带贴片法）沿三个不同方向的条带贴片法）沿三个不同方向的条带贴片法分离构件表面应力的三种方法：分离构件表面应力的三种方法：可得可得（13-17）nx、ny、n45三组条带贴片的等差线级次。三组条带贴片的等差线级次。12第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法（2 2 2 2）一次连续贴片及一

19、次沿坐标轴的条带贴片法）一次连续贴片及一次沿坐标轴的条带贴片法）一次连续贴片及一次沿坐标轴的条带贴片法）一次连续贴片及一次沿坐标轴的条带贴片法采用一次连续贴片和一次条带贴片（如沿采用一次连续贴片和一次条带贴片（如沿x方向），得到连续贴片时的等差线级次方向），得到连续贴片时的等差线级次n、主应变方向、主应变方向和条带贴片时的等差线级次和条带贴片时的等差线级次nx。根据连续贴片的实验结果，利用（根据连续贴片的实验结果，利用（13-1）式，并由应变分析得）式，并由应变分析得（13-18）根据条带贴片的实验结果，由（根据条带贴片的实验结果，由（13-16）式，得）式，得（13-19）式（式（13-18

20、）和（）和（13-19）联立求解，即可确定构建表面应变状态。）联立求解，即可确定构建表面应变状态。这种方法只需两这种方法只需两次试验，而且可以直接把连续贴片切割加工成条带，避免第二次贴片。次试验，而且可以直接把连续贴片切割加工成条带，避免第二次贴片。13第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法（3 3 3 3）一次连续贴片及一次沿主方向的条带贴片法）一次连续贴片及一次沿主方向的条带贴片法）一次连续贴片及一次沿主方向的条带贴片法）一次连续贴片及一次沿主方向的条带贴片

21、法 采采用用一一次次连连续续贴贴片片和和一一次次沿沿主主应应变变方方向向的的条条带带贴贴片片观观测测，求求对对称称截截面面或或单单独独点点的应变分量。由于条带方向与主应变方向平行，故有的应变分量。由于条带方向与主应变方向平行，故有（13-20）由此即可求解两个主应变。这里由此即可求解两个主应变。这里n-连续贴片的条纹级次，连续贴片的条纹级次，n-沿主方向条带贴片的条纹级次沿主方向条带贴片的条纹级次14第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法(a)(a)连续贴连续贴

22、片片(b)(b)纵纵向条向条带贴带贴片片(c)(c)横向条横向条带贴带贴片片图图13-7 圆环的连续贴片与条带贴片等差线圆环的连续贴片与条带贴片等差线例例 图图13-7所所示示为为对对径径受受压压圆圆环环在在连连续续贴贴片片与与沿沿坐坐标标轴轴条条带带贴贴片片时时的的等等差差 线图线图。15第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法13-4 13-4 13-4 13-4 贴片材料的制作与粘接贴片材料的制作与粘接贴片材料的制作与粘接贴片材料的制作与粘接1.1.1.1.

23、贴片材料的制作贴片材料的制作贴片材料的制作贴片材料的制作 贴片材料一般应满足下述要求：贴片材料一般应满足下述要求：（1）应变光学灵敏度高，这对变形小的金属结构物表面应变测量尤为重要；）应变光学灵敏度高，这对变形小的金属结构物表面应变测量尤为重要；（2）应力）应力-应变和应变应变和应变-光学比例极限高，可测较大变形；光学比例极限高，可测较大变形；（3）弹性模量低，不具明显的加强作用；）弹性模量低，不具明显的加强作用；（4）初应力小、蠕变小、加工性能好。）初应力小、蠕变小、加工性能好。目前，贴片材料采用环氧树脂和聚碳酸酯。关于环氧树脂材料贴片的制作，环氧目前，贴片材料采用环氧树脂和聚碳酸酯。关于环

24、氧树脂材料贴片的制作，环氧树脂采用树脂采用#618，增塑剂一般选用邻苯二甲酸二丁脂，固化剂选用三乙烯四胺。原材，增塑剂一般选用邻苯二甲酸二丁脂，固化剂选用三乙烯四胺。原材料的重量配比为料的重量配比为#618环氧树脂环氧树脂:邻苯二甲酸二丁脂邻苯二甲酸二丁脂:三乙烯四胺三乙烯四胺=100:5:11它为室温固化材料，固化速度较慢，便于操作，适合做曲面贴片。它为室温固化材料，固化速度较慢，便于操作，适合做曲面贴片。16第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法 制作方法：

25、贴片材料使用敞模进行浇注。制作方法：贴片材料使用敞模进行浇注。图13-8 浇注贴片用的敞模 制作步骤：预先调好敞模水平待用。再按配比将环氧树脂与增塑剂混合均匀，并制作步骤：预先调好敞模水平待用。再按配比将环氧树脂与增塑剂混合均匀，并加热到加热到80100除去气泡；然后冷却，至除去气泡；然后冷却，至4045时加入固化剂并搅拌均匀；最时加入固化剂并搅拌均匀；最后浇入预热到后浇入预热到50敞模，在室温下自然固化。敞模，在室温下自然固化。23h后后,材料成半固化胶凝状，覆一材料成半固化胶凝状，覆一层薄膜，谨慎将薄膜与贴片一同托起，轻覆在预先涂有薄薄一层油脂的欲测结构物层薄膜，谨慎将薄膜与贴片一同托起，

26、轻覆在预先涂有薄薄一层油脂的欲测结构物表面；然后将薄膜揭下，用吹风机略加温度，注意要均匀，以免引起初应力，使贴表面；然后将薄膜揭下，用吹风机略加温度，注意要均匀，以免引起初应力，使贴片与预测表面吻合即可停止吹风，然后裁去多于边缘部分；在室温下片与预测表面吻合即可停止吹风，然后裁去多于边缘部分；在室温下24h左右，贴左右，贴片就可完全固化，取下曲面贴片，用丙酮清去表面油脂即成。这样制作的贴片形状片就可完全固化，取下曲面贴片，用丙酮清去表面油脂即成。这样制作的贴片形状与欲测表面吻合，且初应力小。与欲测表面吻合，且初应力小。17第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方

27、法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法2.2.2.2.贴片的粘贴工艺贴片的粘贴工艺贴片的粘贴工艺贴片的粘贴工艺粘接剂的要求：粘接强度高、能在室温下固化、粘接应力小。常用与贴片配方相粘接剂的要求：粘接强度高、能在室温下固化、粘接应力小。常用与贴片配方相同的环氧树脂作粘接剂，如需增强反光性，可加入同的环氧树脂作粘接剂，如需增强反光性，可加入1520%的铝粉。的铝粉。粘接前用砂纸打光被测表面或作喷砂处理，并用丙酮清洗干净，而后均匀涂一层粘接前用砂纸打光被测表面或作喷砂处理，并用丙酮清洗干净，而后均匀涂一层粘接剂，放上贴片，加压挤出多余粘接

28、剂和气泡，使胶层尽量薄，固化后即可进行粘接剂，放上贴片，加压挤出多余粘接剂和气泡，使胶层尽量薄，固化后即可进行试验。试验。注意：贴片时的温度应尽可能与试验温度接近，以免由温差导致温度应力。注意：贴片时的温度应尽可能与试验温度接近，以免由温差导致温度应力。18第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法13-5 13-5 13-5 13-5 贴片材料应变条纹值的标定贴片材料应变条纹值的标定贴片材料应变条纹值的标定贴片材料应变条纹值的标定 贴片材料的应变条纹值贴片材料的应

29、变条纹值f可由应力条纹值可由应力条纹值f、材料弹性常数、材料弹性常数EC、C算出，但一般还算出，但一般还是通过标定试验来确定。标定试验可在悬臂梁或单向拉伸试样上进行。是通过标定试验来确定。标定试验可在悬臂梁或单向拉伸试样上进行。1.1.1.1.用悬臂梁标定用悬臂梁标定用悬臂梁标定用悬臂梁标定 用金属板条制成悬臂梁，在距梁的自由端用金属板条制成悬臂梁，在距梁的自由端L处贴一段光弹性贴片。在自由端用螺旋处贴一段光弹性贴片。在自由端用螺旋测微计使其产生一挠度测微计使其产生一挠度y0。梁表面处于单向应力状态，。梁表面处于单向应力状态，L处的纵向和横向理论应变为处的纵向和横向理论应变为(13-21)（1

30、3-22）则主应变差为则主应变差为Lly0bhChS图图13-9 13-9 贴片材料应变条纹值的梁标定贴片材料应变条纹值的梁标定用反射光弹仪测得用反射光弹仪测得l处等差线的条纹级次处等差线的条纹级次n。由于弯曲时贴片的应变沿其厚度线性变化，。由于弯曲时贴片的应变沿其厚度线性变化，测得的测得的n为贴片厚度方向条纹的平均值，所以，由测量结果计算梁表面主应变差时需为贴片厚度方向条纹的平均值，所以，由测量结果计算梁表面主应变差时需要将应变差除以修正系数要将应变差除以修正系数C2(见见13-6)，即，即19第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第

31、13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法（13-23）由式（由式（13-22）和（）和（13-23），得材料的应变条纹值），得材料的应变条纹值（13-24）将厚度为将厚度为hC的贴片材料制成拉伸试样，并沿轴向粘贴应变计。在透射式光弹性仪的贴片材料制成拉伸试样，并沿轴向粘贴应变计。在透射式光弹性仪的光场中加载并测取应变读数的光场中加载并测取应变读数1C和等差线级次和等差线级次n，则材料的应变条纹值为，则材料的应变条纹值为2.2.2.2.用拉伸试样标定用拉伸试样标定用拉伸试样标定用拉伸试样标定（13-25）20第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测

32、量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法13-6 13-6 13-6 13-6 影响试验结果的主要因素影响试验结果的主要因素影响试验结果的主要因素影响试验结果的主要因素1.1.1.1.增强效应增强效应增强效应增强效应 光弹性贴片对于低弹模构件、薄壁构件有明显增强作用，对弯曲构件法向还有应光弹性贴片对于低弹模构件、薄壁构件有明显增强作用，对弯曲构件法向还有应力分布梯度的影响。因此对实验结果应考虑修正。力分布梯度的影响。因此对实验结果应考虑修正。从无贴片和有贴片平面应力构件中分别从无贴片和有贴片平面应力构件中分别取单元体

33、如图，设无贴片构件的主应变差取单元体如图，设无贴片构件的主应变差为为（1 1 1 1）平面应力问题平面应力问题平面应力问题平面应力问题由单元体侧面上内力相等的条件，和平面应力应变关系，可导出由单元体侧面上内力相等的条件，和平面应力应变关系，可导出（13-26）（13-27）由于由于hCEC，C1接近于接近于1，不需要修正。但对非金属或很薄的，不需要修正。但对非金属或很薄的构件就必须考虑修正。构件就必须考虑修正。图13-10无贴片和有贴片单元应力状态dxdyhS1O2O（a）无贴片dxdyhS1S2S1C2ChC（b）有贴片21第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测

34、量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法对于弯曲问题，除考虑贴片承担部分内力外，还要考虑贴片应变沿厚度的线性分对于弯曲问题，除考虑贴片承担部分内力外，还要考虑贴片应变沿厚度的线性分布，由此产生的中性层位置变化的影响见图。由此导出增强效应修正关系为布，由此产生的中性层位置变化的影响见图。由此导出增强效应修正关系为（2 2 2 2）弯曲问题）弯曲问题）弯曲问题）弯曲问题（13-28）（13-29）其中：其中：与平面应力情况类似，对一般金属与平面应力情况类似，对一般金属ESEC，hs hc，接近于接近于0 0，C2接近于接近于1，不需要

35、修正；而对非金，不需要修正；而对非金属或很薄的构件必须考虑修正。属或很薄的构件必须考虑修正。1OMMhShC1C1S图13-11 贴片对弯曲构件的加强效应22第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法图图13-12 13-12 各种材料构件的修正系数曲线各种材料构件的修正系数曲线 对于贴片为环氧树脂，与之对应的各种薄壁构件材料的修正系数对于贴片为环氧树脂，与之对应的各种薄壁构件材料的修正系数C1、C2与与hc/hs的关系曲线如图的关系曲线如图13-12所示。所示。2

36、3第第第第2 2 2 2部部部部 光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法光弹性测量方法 第第第第13131313章章章章 光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法光弹性贴片法 粘贴在构件表面的贴片的变形是由构件表面的粘接剪应力传递的。显然，由粘接粘贴在构件表面的贴片的变形是由构件表面的粘接剪应力传递的。显然，由粘接剪应力传递到贴片中的变形，沿贴片厚度方向是变化的，特别是小面积或较厚的贴剪应力传递到贴片中的变形，沿贴片厚度方向是变化的，特别是小面积或较厚的贴片。这样，贴片中的平均应变就会小于构件表面应变。这种影响称为片。这样，贴片中的平均应变就会小于构件表面应变。这种影响称为“厚度效应厚度效应”

37、。传递变形的剪应力只在离周边传递变形的剪应力只在离周边23倍贴片厚度的边缘区域存在，而在贴片的中心区倍贴片厚度的边缘区域存在，而在贴片的中心区域，通常不必考虑厚度效应。域，通常不必考虑厚度效应。2.2.2.2.厚度效应厚度效应厚度效应厚度效应 由于构件材料与贴片材料的柏松比不同，使贴片应变状态与构件表面的应变状态由于构件材料与贴片材料的柏松比不同，使贴片应变状态与构件表面的应变状态亦有所不同，这种泊松比不匹配的影响也是在贴片的边缘比较显著，其它区域也不亦有所不同，这种泊松比不匹配的影响也是在贴片的边缘比较显著，其它区域也不必考虑。必考虑。3.3.3.3.泊松比不匹配的影响泊松比不匹配的影响泊松比不匹配的影响泊松比不匹配的影响24