Fotoelasticitate in regim dinamic

Fotoelasticitate in regim dinamic

Pe laga numeroasele aplicatii pe care le are in regim static, tehnica fotoelasticitatii poate fi folosita pentru solutionarea eficienta a unor aspecte privind comportarea structurilor in regim dinamic, prin vizualizare evolutiei campului de tensiune produs de sarcini dependente de timp.

Inregistrarea pe cale fotoelastica a raspunsului structurii solicitata dinamic, impune utilizarea unor tehnici care difera de cele folosite curent in cercetarile de fotoelasticitate bi si tridimensionala in regim static. Aceste tehnici sunt folosite in general pentru solutionarea unor aspecte legate de determinarea constantelor mecano-optice ale unor materiale fotoelastice, pentru studiul propagarii undelor de tensiune in diferite structuri, sau pentru studiul distributiei campului de tensiune in regim dinamic.

In cele ce urmeaza se prezinta doua aplicatii legate de rezolvarea unor astfel de probleme.

1 Etalonarea unui material fotoelastic in regim dinamic

In procesarea datelor fotoelastice inregistrate intr-o serie de aplicatii legate de propagarea undelor de tensiune, este necesar sa se cunoasca valoarea constantei fotoelastice de tensiune a materialului modelului f_σd, in regim dinamic, care difera de cea determinata in regim static. Pentru calculul acestei constante trebuie determinate valorile constantelor elastice ale materialului in regim dinamic(E_o si n_o). Aceste determinari se fac pe o bara cu sectiunea patrata pelucrata din acelasi material cu modelul fotoelastic. In doua sectiuni ale barei situate la distanta l una fata de cealalta se aplica, pe fetele paralele, cate patru traductoare electro-rezistive (doua in directia longitudinala si doua in directia transversala. Pentru eliminarea efectului incovoierii, traductoarele de pe fete paralele se leaga in semipunte. In vecinatatea primei sectiuni, pe doua fete paralele ale barei se fixeaza catre o folie de polaroid cu planul de polarizare directionat in lungul axei barei, respectiv perpendicular pe aceasta.

Bara astfel pregatita se aseaza in pozitia verticala prin incastrare la partea inferioara si se solicita prin soc axial, lasand o greutate P sa cada pe capatul liber (fig. 46). Unda de tensiune generata de impactul aplicat capatului liber este inregistrata cu doua tehnici diferite: tehnica tensometriei electro-rezistive si tehnica laser-fotomultiplicator (fig. 46).

Din inregistrarea semnalelor date de traductoarele longitudinale din cele doua sectiuni se determina timpul de propagare al undei de tensiune intre acestea, cu care, cunoscand distanta l, se determina viteza v, a undei de tensiune.

Tinand seama de relatia:

,

unde ρ este densitatea materialului, se calculeaza valoarea modulului de elasticitate in regim dinamic E_D = 4,5.10³MPa (E_S = 2,81.10³MPa)

Fig. 46 Fotoelasticitate in regim dinamic-etalonare

Raportand valorile maxime ale deformatiilor specifice inregistrate in cele doua sectiuni pe directie transversala (ε_tmax) si longitudinala (ε_lmax) se calculeaza valoarea coeficientului de contractie transversala in regim dinamic:

        (n_s = 0,39)

In figura (47) se prezinta variatiile in timp ale deformatiei specifice longitudinale ε_l, din prima sectiune (curba de sus) si ale intensitatii luminoase I (curba de jos), inregistrate cu tehnica tensometriei electrorezistive, res-pectiv cu tehnica laser-fotomultiplicator.

Fig. 47 Variatiile in timp ale deformatiei specifice longitudinale

Folosind aceasta inregistrare se determina ordinul de banda N, corespunzator deformatiei specifice maxime, cu care se calculeaza constanta fotoelastica de deformatie a materialului in regim dinamic:

,

unde h, este latura sectiunii barei (f_εD=51,56.10^-5μm/fr f_εS=31.10^-6 μm/fr).

Cunoscand valorile constantelor elastice in regim dinamic E_D si ע_D, si tinand seama de expresia (50), se determina constanta fotoelastica de tensiune in regim dinamic:

       (f_ss=7,5N/mm fr)