文档介绍：光测力学实验教学
实验报告
卓力特光电仪器(苏州)有限公司
2009 年 5 月
目录
实验一光弹性测量应力集中系数、验证圣维南原理
实验二电子散斑干涉测量三点弯曲梁的挠曲线
实验三双光束电子散斑干涉仪测量悬臂梁应力分布
实验四电子剪切散斑干涉测量三点弯曲梁截面转角
实验五利用数字图像相关测量技术验证位移互等定理
实验六栅线投影法测量悬臂梁大变形
实验一光弹性测量应力集中系数、验证圣维南原理
(一)应力集中系数的测定
一、实验目的: P
通过光弹性测试,掌握拉伸板孔边应力集中系数的测定方法。
二、实验仪器和模型:
l、光弹性测试系统;
2、带孔拉伸试件及加载装置。
b
P
三、实验步聚:
1、量测试件尺寸,并记录之。开单色光光源。调圆偏振光暗场和加载架的平衡。拉
伸试件采用销钉加载。加初载调节试件及销钉,使等色线图案对称,为真正轴向拉伸载
荷。
2、逐级加载,仔细观察轴向拉伸区、孔边应力集中区、外边界上等差线级数及整个
图案的变化规律,特别注意孔边上奇点的位置,直至孔边应力集中区出现 5 级左右条纹。
记下实验温度及载荷的数值。
3、加载后,待 3 分钟后开始测试。
4、改用平面偏振光暗场,用白光光源,描绘等倾线,特别注意孔边等倾线分布情况。
5、用钉压法确定边界应力符号。
四、实验数据及处理
试件的横截面尺寸 h= mm,b= mm;
实验温度,光源,材料 f0= ,载荷。
测点 1 2 3 4 5 6 7 8
条纹级数 n
f
σ−σ= n 0
1 2 t
计算各测点模型应力值,并绘制孔边、外边界的应力分布曲线。(注意应力量正负)。
(二)验证圣维南原理
一、实验目的:
通过观察光弹条纹,直观体验圣维南原理。
二、实验仪器和模型:
LED 光源、偏振片、1/4 D、图像卡、微型电子计算机。
三、实验步聚:
1、按图示光路布置光学元件;
2、开启光源,观察白色光,单色光;
3、调节镜头,D 清晰成像;
4、放上偏振片 P1 和 P2,调节成平面偏振光暗场;
5、加入 1/4 波片,分别与偏振片 P1 光轴成±45°,使之成圆偏振光暗场;
6、局部加载试件,观察局部荷载对整个试件的影响范围,证明圣维南原理。
注:光源、偏振片、1/4 D 中心必须放置于光场中心轴线上。
四、实验数据及处理
试件尺寸 h= mm,b= mm,l= mm。
根据测试图像,计算局部载荷的影响范围,填于下表。
加载位置(mm)
影响范围(mm)
理论影响范围(mm)
附:
圣维南原理:力作用于杆端方式的不同,只会使与杆端距离不大于杆的横向尺寸的范围
内受到影响。
计算拉伸板孔边应力集中系数αk。
σ n f P
max max 0
α k = σ max = σ H =
σ H t ()b − d t
n f ()b − d
α= max 0
k P
其中σmax,最大正应力; σH:名义正应力;
nmax:应力集中点等差线条纹级次;
h:模型宽度(厘米);P:载荷值(公斤);
b:模型厚度(厘米);
d:模型中孔的直径(厘米);
f0:材料条纹值(公斤/厘米·级)
实验二电子散斑干涉测量三点弯曲梁的挠曲线
一、实验目的:
利用电子散斑干涉测量技术,观测三点弯曲梁的挠度分布,测定其各点挠度并绘制挠
曲线。
二、实验仪器和模型:
1、电子散斑干涉仪,图像卡,微型电子计算机。
2、三点弯曲梁试件及加载附件。
三、实验步聚:
试件
矩形反射镜
参考物
方棱镜
摄像头
激光
1、按图示方案布置好光路;
2、开启电源,打开电脑,打开图像采集软件;
3、用均匀的白光作为光源照射在被测物表面,在计算机中观察并同时调节镜头物距,
使CCD清晰成像;
2、关闭白光光源,打开激光器光源,使激光均匀打在被测物表面;
3、采用图像采集软件采集图像,具体步骤:
(1) 连接图像卡,进入 ESPI 方式;
(2) 点击 GRAB,抓取第一幅图像;
(3) 给试件加载;
(4) 点击 SBTRACT,进行实时相减;
(5) 点击 STOP,获取干涉图像并存于计算机。
四、实验数据及处理
梁试件的横截面尺寸 h= mm