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旋转参考方向数字全息光弹检测应力场方法研究

龚博  
【摘要】:光弹性法是解决工程结构应力分析的一种有效实验方法。随着光测力学技术和数字全息技术的发展,将数字全息技术和光弹性法相结合而形成的数字全息光弹性法是目前光测力学中的一个研究热点。 传统的全息光弹性法可以获得反应应力场信息的等和线、等差线,以及等倾线和等程线条纹图。但是,由于等差线和等和线同时出现,相互调制,造成条纹分析上的困难,不便于测量。目前分离这两组条纹的方法主要有:双模型法、旋光法和反光干涉法。双模型法需要制作两个材料不同,尺寸完全相同的模型,并在相同的条件下进行实验,否则影响实验精度。旋光法需要加入旋光器,光路复杂,调整困难,并且精度误差大。反光干涉法需要在模型表面涂反射层,光路复杂,同时等差线容易变形。此外,传统光弹性法还需要通过连续加载、补偿法、旋转偏振镜法等确定各种条纹级数,进一步加大了实验难度。为了避开传统全息光弹性法的这些缺点,李俊昌、许蔚等提出了旋转参考光偏振方向的数字全息光弹二维应力场检测方法。 为了对该方法的实验可行性进行验证,本文主要进行了如下研究工作: 1.本文根据李俊昌、许蔚等人提出的旋转参考光偏振方向数字全息光弹二维应力场检测方法的基本理论,进行实际实验操作,根据实验实际情况,对理论方法一些要求做了灵活的处理,比如为了获得足够的物光信息,在光路中加入数字变焦系统。 2.对实验获得的图像数据采用MATLAB语言进行编程处理,获得了理论方法中光强方程表示的光强信息图像。 3.根据材料力学知识和模型实际参数资料以及受力情况,理论求解模型的全场应力,最后返回到旋转参考光偏振方向的数字全息光弹检测二维应力方法的理论中,编写程序数值模拟出了光强方程表示的光强信息图像。 4.对实验获得的光强方程的图像数据和理论解数值模拟的光强方程的图像数据进行对比分析,两种结果图像基本一致,初步的证明旋转参考光偏振方向数字全息光弹检测二维应力场方法的实验操作可行性。为进一步深入研究奠定了基础。


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