基于光彈性貼片法的材料表面應(yīng)變場(chǎng)測(cè)量研究

黎小毛，王 翔，郭 弦，朱寶良，李艷潔

(1. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 精密機(jī)械與儀器系，安徽 合肥 230026；2. 西北核技術(shù)研究所，陜西 西安 710024)

引言

常用的應(yīng)變電測(cè)法基于金屬絲的應(yīng)變-電阻效應(yīng)對(duì)被測(cè)構(gòu)件表面應(yīng)變(應(yīng)力)進(jìn)行測(cè)量，具有靈敏度高與誤差小等優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)得的是構(gòu)件表面區(qū)域內(nèi)的平均應(yīng)變，屬于點(diǎn)測(cè)方法，并不能反映構(gòu)件表面應(yīng)變場(chǎng)的分布情況。采用現(xiàn)代光測(cè)力學(xué)技術(shù)，將光學(xué)測(cè)量技術(shù)和圖像處理技術(shù)結(jié)合，可對(duì)材料表面應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行非接觸高精度全場(chǎng)測(cè)量[1]。近年來，應(yīng)用于表面應(yīng)力場(chǎng)的光測(cè)力學(xué)方法有數(shù)字散斑干涉法[2-3]、云紋干涉法[4-5]、光彈貼片法[6]。

光彈性貼片法應(yīng)用光敏材料的應(yīng)變-光學(xué)效應(yīng)來測(cè)量構(gòu)件表面應(yīng)變(應(yīng)力)場(chǎng)，是在傳統(tǒng)光彈性測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的表面應(yīng)變場(chǎng)測(cè)量方法，可以大面積顯示構(gòu)件表面的應(yīng)變(應(yīng)力)場(chǎng)條紋圖像，因而可為構(gòu)件表面的應(yīng)變場(chǎng)監(jiān)測(cè)提供一種直觀形象的測(cè)量方法，目前光彈貼片法廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和應(yīng)力場(chǎng)分析[7-9]。在光彈貼片制作與粘貼方面，花世群等人將發(fā)光材料應(yīng)用于光彈性涂層中，在減薄光彈貼片的同時(shí)使復(fù)雜形狀的表面應(yīng)變場(chǎng)測(cè)試成為可能[10]，Hirokawa等人通過在粘貼膠中加入鋁粉的方法來提高貼片測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)度[11]。

1 測(cè)量原理

光彈貼片法測(cè)量光路見圖1。將光彈貼片c粘貼到被測(cè)構(gòu)件表面m上，當(dāng)構(gòu)件受力時(shí)，其表面的變形傳遞給光彈性貼片，使其產(chǎn)生暫時(shí)性雙折射效應(yīng)?！?br>