Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Факультет ____________________________________

Кафедра _____________________________________

Отчет защищен с оценкой________________

____________________________________

(подпись преподавателя) (инициалы, фамилия)

“____”____________ 201_ г.

Отчет

по лабораторной работе №____

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

(название лабораторной работы)

по дисциплине ____________________________________________________

(наименование дисциплины)

_________________________________________________________________

(обозначение документа)

Студент группы _______________________________________

(инициалы, фамилия)

Преподаватель _______________________________________

(должность, ученое звание) (инициалы, фамилия)

БАРНАУЛ 2015

Лабораторная работа № 15 определение внутренних напряжений в твердых телах оптическим методом

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Приборы и оборудование:

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Теоретическое обоснование работы

2 Описание лабораторной установки

Рис. Оптическая схема прибора для исследования явления фотоупругости. Цифрами обозначены: 1, 3 – плоскости пропускания поляризатора и анализатора, соответственно; 2 – оптическая ось анизотропного образца. Показаны направления плоскостей поляризации на различных этапах прохождения света

В прозрачных деформированных пластинках разность показателей преломления n_о –n_е а, следовательно, и разность хода, зависит не только от материала пластинки, но и от величины механических напряжений в ней. Поэтому участки пластинки, подвергнутые одинаковым растягивающим или сжимающим напряжениям, будут выглядеть окрашенными в один цвет. Этим свойствам часто пользуются с целью построения картины распределения напряжений в деталях машин. Для этого изготавливается прозрачная модель детали, которая затем подвергается механическому нагружению и рассматривается на просвет в поляризованных лучах, как описывалось выше.

Интерференцию поляризованных световых лучей можно получить, применяя поляризационную установку ПКС-М, оптическая схема которой представлена на рисунке.

Пучок естественного (неполяризованного) света, проходя через поляризатор, становится линейно поляризованным. В лабораторной работе роль пластинки К будет играть сжатая плоскопараллельная пластинка из плексиглаза. Так как скорости распространения обыкновенных и необыкновенных лучей в среде различны, то они выйдут из пластинки К с некоторой разностью фаз и соответствующей ей разностью хода Δ, зависящей от толщины пластинки d и от внутренних напряжений в образце Т.

Δ=С·Т·d, где С – константа фотоупругости, величина, зависящая от материала пластинки.

В нашем случае С= 5,1∙10^-12 м²/Н. Максимум интерференционной картины наблюдается при выполнении условия

Δ=λ, т.е.

λ=С · Т · d .

Используя соотношения  = (n _o – n _e )  d и λ=С · Т · d получим, что величина внутреннего напряжения в материале связана с разностью показателей преломления среды для обыкновенных и необыкновенных лучей следующим образом:

С·Т = n_о – n_е .

Направление и величина деформаций в разных точках образца могут быть различными, поэтому интерференционная картина получается весьма сложной. Областям одинаковых напряжений при наблюдении в белом свете соответствуют одинаково окрашенные области, которые называют изохроматическими. Такой метод изучения деформаций на прозрачных моделях получил название метода фотоупругости. Он дает возможность непосредственно видеть области деформации и их размеры. По цвету изохроматической области можно определить разность хода интерферирующих лучей. В поляризованном свете области с максимальными внутренними упругими напряжениями (опасные места) оказываются окрашенными цветом, соответствующим максимальной наблюдаемой длине волны.