ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптические методы измерения внутренних напряжений в различных материалах из "Долговечность полимерных покрытий" Оптические методы основаны на свойстве большинства изотропных прозрачных материалов приобретать под действием напряжений или деформаций способность к двойному лучепреломлению, которое может быть измерено при просвечивании образца поляризованным светом. Таким образом, в основе оптических методов лежат такие явления, как поляризация и двойное лучепреломление. [c.56] Коэффициент С зависит от физических свойств материала и длины волны света и имеет размерность 1/Па. [c.58] Для определения разности главных напряжений необходимо измерить 0 и Г с помощью полярископа. Простейший тип плоского полярископа состоит из источника света, двух поляроидов и экрана. Первый поляроид называется поляризатором, второй — анализатором. Поляризатор превращает свет в плоС кополяризоваиный, что позволяет измерить оптический эффект. Если на пути поляризованного луча поставить напряженный образец, то луч света будет разложен на два плоскополяризованных луча, плоскости колебаний которых взаимно перпендикулярны и совпадают с направлениями главных напряжений. Эти два луча (две световые волны) имеют разные скорости распространения и при выходе из образца приобретают разность хода Г. Для измерения последней необходимо получить интерференцию лучей, для чего колебания двух световых волн нужно привести в одну плоскость. С этой целью их пропускают через анализатор. Плоскости поляризатора и анализатора скрещены под углом 90°. Интерференцию, полученную при помощи анализатора, можно наблюдать на экране в виде цветной или черно-белой картины полос в зависимости от применяемого источника света. Белый свет состоит из различных цветов с разными длинами волн. Поэтому при исследовании в белом свете каждая его составляющая будет интерферировать после прохождения через анализатор, причем составляющие могут взаимно усиливаться или ослабляться, давая на экране полосы различной окраски. Полосы одного цвета называются изохромами и соединяют точки с одинаковой разностью главных напряжений. При использовании монохроматического света с одной длиной волны наблюдается чередование черных и белых полос. [c.58] Отсюда следует, что изображение образца на экране будет неравномерным, в виде полос с наибольшей и наименьшей интенсивностью освещения. Максимальные значения интенсивности наблюдаются, когда число полуволн нечетное при Г = (2п+ + 1)Л/2 и при ф = 45°. Наименьшая интенсивность, равная О, соответствует следующим условиям при ф = 0, 90, 190 и 270°, т. е. когда плоскость поляризации совпадает с направлением одного из главных напряжений при Г = пХ, что соответствует четному числу волн при Г=0, т. е. при ri = a2 = 0. Полосы с одинаковым направлением напряжений (изоклины) определяются при ф = 0, когда плоскость поляризации совпадает с направлением главного напряжения. Таким образом, из данных эксперимента можно определить разность главных напряжений и их направление в плоскости образца. [c.59] Для определения разности главных напряжений применяется метод сопоставления цветов, метод полос и метод компенсации. По методу сопоставления цветов разность главных напряжений определяется по цветной картине изохром. Цвета изохром сопоставляют с интерференционными цветами колец Ньютона. При постепенном увеличении напряжений возрастает разность хода Г. Существует семь порядков цветов и 59 порядковых номеров до разности хода 6500 ммкм [82]. Красный цвет завершает первый порядок, зеленый — второй. Если разность хода увеличивается, то цвета повторяются в том же порядке. Однако они несколько изменяются, становятся бледными и постепенно приобретают серую окраску для пятого и шестого порядков. Недостатком метода является то, что цвета оценивают субъективно. [c.59] Для определения порядка полос образец предварительно тарируется механическим нагружением. Метод полос применяется при осуществлении круговой поляризации, чтобы исключить изоклины. [c.60] Метод компенсации — самый точный, но более трудоемкий. Измерение разности хода проводится в отдельных точках при помощи оптических приборов — компенсаторов. Принцип измерения заключается в следующем. К разности хода лучей, создаваемой напряженным образцом, компенсатором добавляется разность хода, равная по величине и обратная по знаку. Результирующая разность хода равна нулю и при скрещенных поляризаторе и анализаторе наблюдается затемнение в данной точке образца. Компенсаторы применяют при белом свете. Измерение разности хода может осуществляться за счет изменения суммарной толщины двух кварцевых клиньев. На этом принципе работают компенсаторы Бабине и Бабине — Со-лейля. В компенсаторах Краснова и Берека переменная разность хода создается за счет вращения кристаллической пластинки вокруг оси в плоскости этой пластинки и перпендикулярно лучу. [c.60] Вернуться к основной статье