《全息光弹性法》课件.pptVIP

*******************《全息光弹性法》课程简介本课程介绍全息光弹性法原理及其应用。光弹性法是一种经典的实验应力分析方法，通过观察透明材料在加载后的光学特性变化来研究应力分布。全息光弹性法是光弹性法与全息术的结合，利用全息术记录和重建光波，提高了光弹性法的精度和灵敏度。课程目标11.掌握全息光弹性法的基本原理理解全息干涉原理，熟悉光弹性效应，并了解应力光学系数。22.掌握全息光弹性实验技术熟练操作全息干涉仪，掌握全息干涉片制作工艺，并学会获取全息干涉图像。33.掌握应力分布定量分析方法学习全息干涉图像数字化处理，并掌握应力分布定量分析方法。44.了解全息光弹性法的应用通过典型实例分析，了解全息光弹性法在材料力学领域的应用。课程大纲光弹性基本原理应力光学效应、应力光学系数全息干涉原理全息干涉图像获取及数字化处理应力分布定量分析应力集中分析与评判、材料成品质量控制实验应用全息光弹性实例分享、数值模拟与实验对比光弹性基本原理双折射现象光线通过各向异性材料时，分成两个偏振方向不同的光束。应力改变折射率材料内部应力改变材料的折射率，导致光线发生偏转。偏振光干涉通过偏振光干涉，可以观察到应力分布。光弹性效应光弹性效应是指当透明材料受到外力作用时，其折射率会发生变化，从而导致偏振光通过材料时发生双折射现象，产生干涉条纹。光弹性效应是光弹性法的重要基础，通过观察干涉条纹的变化，可以分析材料内部的应力分布，从而判断材料的强度、可靠性和安全性能。应力光学系数应力光学系数描述单位C1与材料的弹性特性和光学特性有关m2/NC2表示材料的双折射现象m2/N应力光学系数是材料的固有属性，取决于材料的成分、结构和温度。在全息光弹性实验中，通过测量应力光学系数可以分析材料的应力分布。应力光学定律1应力双折射应力光学定律揭示了材料应力状态与其光学性质之间的关系，建立了应力场与光程差之间的定量联系。该定律基于应力双折射现象，即在应力作用下，原本各向同性的材料表现出双折射特性。2光程差光线通过应力材料时，由于应力场的存在，不同偏振方向的光线会受到不同的折射率影响，导致光程差产生。光程差与材料的应力状态成正比。3定量分析根据应力光学定律，通过测量光程差，可以定量分析材料内部的应力分布，为工程结构的安全评估和优化设计提供重要依据。全息干涉原理全息干涉是基于光的干涉原理实现的。两束相干光束在空间中相遇时，会发生干涉现象。当两束光束的相位差为零或2π的整数倍时，光波叠加增强，形成干涉条纹。全息干涉法利用干涉条纹记录物体的光波信息，并在后期重构出物体的三维图像。这种技术可以用来研究物体的形变、应力分布等信息。全息光弹性实验光路光路图实验光路通常包括激光器、分光镜、透镜、偏振器、模型和CCD相机等元件。激光全息术全息干涉法利用激光照射模型，通过干涉仪产生全息干涉图，记录模型的应力分布。实验步骤安装光学元件调节光路加载应力拍摄全息图图像处理全息干涉片制作工艺曝光将感光材料放置在全息干涉装置中，使用激光照射感光材料和被测物体，形成干涉条纹。显影将感光材料放入显影液中，将曝光区域的卤化银还原成金属银，形成全息干涉图像。定影将感光材料放入定影液中，去除未曝光的卤化银，固定图像。漂洗将感光材料放入水中，冲洗掉显影液和定影液，保证图像稳定。干燥将感光材料放在干燥环境中，使其完全干燥，便于保存和使用。全息干涉图像获取1全息干涉条纹利用光学显微镜观察2CCD相机采集高分辨率图像捕捉3图像数字化处理条纹轮廓分析全息干涉图像获取是实验的关键步骤，通过对干涉条纹进行数字化处理，可以提取应力分布信息，并进行定量分析。全息干涉图像数字化处理1图像扫描使用高分辨率扫描仪获取图像。2图像校正去除噪声和畸变，提高图像质量。3图像分割将图像分割成不同的区域，以便于分析。4数据提取从图像中提取有关应力的数据。全息干涉图像数字化处理是将图像数据转换为可用于分析的数字数据的过程。此过程涉及一系列步骤，包括图像扫描、图像校正、图像分割和数据提取。每个步骤都必须谨慎进行，以确保最终的数字数据准确可靠。应力分布定量分析基于全息干涉图像数据，进行应力分布的定量分析。通过图像处理技术，获得精确的应力数值。1模型创建测试对象的三维模型2网格将模型细分为有限个元素3求解利用有限元方法求解应力4结果可视化应力分布并进行分析典型实例分析通过全息光弹性法分析复杂结构应力分布，比如汽车零部件、飞机机翼等。选择典型实例，展示全息光弹性方法