光彈性材料是用作光彈性實驗的理想材料,必須具有較靈敏的應(yīng)力雙折射效應(yīng),無色透明,無毒,材質(zhì)均勻,在受力前是各向同性的;此外,還應(yīng)具有較高的光學(xué)、力學(xué)比例極限,較小的初應(yīng)力和時間邊緣效應(yīng),較小的光學(xué)和力學(xué)蠕變,以及加工性能好等。在三維光彈性實驗中,還須具有良好的凍結(jié)性能,容易鑄造和加工。
中文名稱 | 光彈性材料 | 外文名稱 | photoelastic material |
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玻璃是最早用作光彈性模型的材料之一。早在1913年,法國A.-C.-M.梅斯納熱曾用玻璃制成一座完整的橋粱模型,用光彈性法研究其應(yīng)力分布。英國E.G.科克爾在早期工作中,也曾用玻璃作過光彈性實驗。
賽璐珞(Celluloid,硝化纖維塑料)
在以后的大量研究工作中,幾乎都用賽璐珞材料。德國G.梅斯梅爾曾用賽璐珞制成一個完整的機車模型。
美國M.M.弗羅赫特在20世紀(jì)30~40年代所作的光彈性實驗,大都用酚醛樹脂作模型。
進入50年代,開始在光彈性實驗中應(yīng)用環(huán)氧樹脂,使光彈性法很快進入實用階段,促進了三維光彈性應(yīng)力分析的發(fā)展。環(huán)氧樹脂基本滿足上述光彈性材料的性能要求,昔遍用來制作光彈性模型。
在某些特殊場合,仍可根據(jù)實驗要求采用其他材料。例如,明膠的光學(xué)靈敏度很高,常用于研究自重產(chǎn)生的應(yīng)力(如壩體和隧洞周圍的應(yīng)力);又如,聚亞胺酯橡膠的彈性模量很低,而光學(xué)靈敏度很高,可用于動態(tài)光彈性實驗,以研究動態(tài)應(yīng)力問題。
有時為了特殊需要,也可改變固化工藝、選擇不同的原料配合比、采用其他添加劑等,以獲得不同性能的模型材料。如加入不同含量的增塑劑,可改變光彈性材料的室溫彈性模量;加入白炭黑,可增加散射性,適于用作散光光彈性實驗。
探索和研制新型光彈性材料及其固化、凍結(jié)工藝,是完善光彈性法的一個重要方面。
必須具有較靈敏的應(yīng)力雙折射效應(yīng),無色透明,無毒,材質(zhì)均勻,在受力前是各向同性的;
具有較高的光學(xué)、力學(xué)比例極限,較小的初應(yīng)力和時間邊緣效應(yīng),較小的光學(xué)和力學(xué)蠕變,以及加工性能好等;
在三維光彈性實驗中,還須具有良好的凍結(jié)性能,容易鑄造和加工。
彈性材料具有無塑性變形、恒定的彈性模量的特點。
超彈性材料是指存在一個彈性勢能函數(shù),該函數(shù)是應(yīng)變張量的標(biāo)量函數(shù),其對應(yīng)變分量的導(dǎo)數(shù)是對應(yīng)的應(yīng)力分量,在卸載時應(yīng)變可自動恢復(fù)的一種材料。常用的有橡膠、海綿等等。另,超彈性是描述一種應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性的材...
本構(gòu)模型不同。彈性材料的硬力應(yīng)變曲線通常呈線性狀態(tài),塑性材料的硬力應(yīng)變曲線通常呈非線性狀態(tài)。彈性材料和塑性材料不同在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的不同,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是材料由玻璃態(tài)進入高彈態(tài)的臨界溫度,當(dāng)材料所處...
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除高彈性、柔性、沖擊和機械強度外,還具有鐵磁性的彈性體材料,在國民經(jīng)濟各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。在彈性體基材中加入無定形的或晶體結(jié)構(gòu)的鐵磁性填料,可以制得預(yù)定值的介電常數(shù)和導(dǎo)磁率以及不同機械損失值的彈性材料。這些特性由材料與各種頻率的電磁振動和機械振動相互作用的程度來決定。但是,
前言
第1章光彈性模型材料配制、模具制作、澆鑄和固化方法
1.1概述
1.2制造環(huán)氧樹脂光彈性材料的原料配比
1.2.1環(huán)氧樹脂
1.2.2固化劑
1.2.3增塑劑
1.2.4原料配比
1.3澆鑄模具
1.3.1制作光彈性平板材料用的玻璃模具
1.3.2制作三維光彈性模型的模具
1.4光彈性模型的澆鑄與固化工藝
1.4.1環(huán)氧樹脂、固化劑和增塑劑的混合、攪拌和澆鑄
1.4.2混合液的固化方法
1.5減少環(huán)氧樹脂光彈性材料的“云霧”現(xiàn)象
第2章光彈性模型的機加工方法、光彈性材料性能及其測定方法
2.1概述
2.2模型的機加工
2.2.1環(huán)氧樹脂光彈性模型機加工的特點
2.2.2機加工的一般方法
2.2.3三維光彈性模型的切片和磨片方法
2.2.4平面模型的加工工藝
2.3模型的粘接
2.4光彈性材料性能及其測定方法
2.4.1室溫下模型材料性質(zhì)及其測定方法
2.4.2凍結(jié)溫度下模型材料性質(zhì)及其測定方法
2.4.3幾種典型光彈性材料的光學(xué)和力學(xué)性質(zhì)的測試
第3章機械載荷作用下光彈性模型凍結(jié)應(yīng)力分析
3.1概述
3.2連桿光彈性模型凍結(jié)應(yīng)力分析
3.2.1連桿光彈性模型的制造
3.2.2連桿光彈性模型的實驗
3.2.3實驗結(jié)果
3.2.4分析
3.3礦井井塔倒錐臺基礎(chǔ)光彈性模型凍結(jié)應(yīng)力分析
3.3.1倒錐臺基礎(chǔ)的光彈性模型的制造
3.3.2倒錐臺基礎(chǔ)第1模型實驗
3.3.3倒錐臺基礎(chǔ)第2模型實驗
第4章氣壓載荷作用下光彈性模型凍結(jié)應(yīng)力分析
4.1概述
4.2活塞光彈性模型模擬燃燒室壓力的凍結(jié)應(yīng)力分析
4.2.1活塞光彈性模型的制造
4.2.2活塞光彈性模型實驗
4.2.3實驗結(jié)果
4.3地鐵地下車站拱殼柱結(jié)構(gòu)光彈性模型模擬土壓力載荷的凍結(jié)應(yīng)力分析
4.3.1拱殼柱結(jié)構(gòu)光彈性模型的制造
4.3.2三拱兩柱光彈性模型的試驗
4.3.3實驗結(jié)果
第5章自重和離心力載荷作用下光彈性模型凍結(jié)應(yīng)力分析
5.1概述
5.2井塔倒錐臺基礎(chǔ)模型在自重載荷作用下光彈性三維應(yīng)力分析
5.2.1施加自重載荷到井塔倒錐臺基礎(chǔ)光彈性模型上的離心機加載設(shè)備
5.2.2倒錐臺基礎(chǔ)模型凍結(jié)應(yīng)力的操作過程
5.2.3模擬自重的模型凍結(jié)應(yīng)力試驗情況下,模型材料凍結(jié)條紋值的確定
5.2.4離心力模擬自重模型的相似律計算
5.2.5礦井井塔倒錐臺基礎(chǔ)光彈性模型在自重載荷下三維應(yīng)力分析
5.3帶裂紋旋轉(zhuǎn)圓盤模型在離心力載荷作用下光彈性模型凍結(jié)應(yīng)力方法
5.3.1旋轉(zhuǎn)圓盤模型及其上面裂紋的制造
5.3.2離心力載荷作用下,旋轉(zhuǎn)圓盤模型應(yīng)力凍結(jié)方法
5.3.3帶徑向和切向裂紋圓盤模型在離心力載荷作用下凍結(jié)應(yīng)力實驗
第6章撞擊和交變載荷作用下光彈性應(yīng)力分析
6.1概述
6.2撞擊載荷下光彈性應(yīng)力分析
6.2.1實驗裝置
6.2.2在撞擊載荷下齒輪齒根動應(yīng)力分析
6.3交變載荷下光彈性應(yīng)力分析
6.3.1實驗裝置
6.3.2實驗方法
第7章三維光彈性模型的形狀和承載具有某些特殊性問題
7.1網(wǎng)狀系桿拱連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)光彈性模型的成型和載荷的施加
7.1.1網(wǎng)狀系桿拱連續(xù)梁橋光彈性模型成型工藝
7.1.2橋面載荷的施加方法
7.2鋼管混凝土拱連續(xù)梁特大橋拱腳結(jié)構(gòu)光彈性模型的成型和載荷施加
7.2.1拱腳光彈性模型成型工藝
7.2.2拱腳載荷的施加方法
7.3剛構(gòu)連續(xù)梁橋墩梁固節(jié)點光彈性模型的成型和載荷施加
7.3.1墩梁固節(jié)點光彈性模型成型工藝
7.3.2墩梁固節(jié)點光彈性模型載荷的施加
7.4斜拉橋梁錨固區(qū)光彈性模型的成型和載荷的施加
7.4.1斜拉橋梁錨固區(qū)光彈性模型成型工藝
7.4.2梁錨固區(qū)光彈性模型載荷的施加
7.5懸索橋主鞍光彈性模型的成型和載荷的施加
7.5.1懸索橋主鞍光彈性模型成型工藝
7.5.2懸索橋主鞍光彈性模型載荷的施加
參考文獻2100433B