Fotoelastisitas

Sejarah

Fenomena fotoelastis pertama kali dijelaskan oleh seorang fisikawan asal Skotlandia David Brewster
.
Fotoelastisitas dikembangkan pada awal abad kedua puluh, karya EGCoker dan LNG Filon dari Universitas London. Buku mereka yang berjudul Treatise on Photoelasticity yang dipublikasikan tahun 1930 oleh Percetakan Cambridge menjadi acuan dasar tentang teori ini. Antara tahun 1930 dan 1940 muncul buku lain dalam [bahasa Rusia [| Rusia]], [bahasa Jerman [| Jerman]] dan Prancis yang membahas pada fenomena ini.
Pada saat yang sama banyak pengembangan dari teori ini terjadi di lapangan. Perbaikan besar yang dicapai dalam teknik dan peralatan disederhanakan. Dengan peningkatan teknologi lingkup fotoelastisitas diperpanjang ke bagian tiga-dimensi. Banyak masalah praktis diselesaikan menggunakan fotoelastisitas, dan segera menjadi populer. Berkaitan dengan hal itu muncul sejumlah laboratorium fotoelastis yang didirikan di institusi pendidikan dan industri.
Dengan munculnya polariskop digital menggunakan dioda pemancar cahaya, pemantauan terus menerus dari struktur bawah beban menjadi mungkin. Hal ini menyebabkan perkembangan fotoelastisitas dinamis. Fotoelastisitas dinamis telah memberikan kontribusi besar dalam mempelajari fenomena kompleks seperti fraktur bahan.

Isoklinik dan Isokhromatis

Isoklinik adalah lokus dari titik-titik di sepanjang spesimen yang tekanan utama adalah dalam arah yang sama.
Isokhromatis adalah lokus dari titik sepanjang yang perbedaan tegangan utama pertama dan kedua tetap sama. Jadi mereka adalah garis yang bergabung poin dengan sama besarnya maksimum tegangan geser.

Photoelastisitas Dua Dimensi

Fotoelastisitas dapat diterapkan baik untuk polas tres tiga dimensi dan dua dimensi . Namun penerapan photoelastisitas ke pola stres tiga-dimensi lebih sulit dibandingkan dengan keadaan sistem dua dimensi atau 'Plane Stress'. Jadi bagian ini berkaitan dengan penerapan fotoelastisitas dalam penyelidikan dari sistem 'Plane Stress'. Kondisi ini dicapai ketika ketebalan prototipe jauh lebih kecil dibandingkan dengan dimensi di 'Plane'. Jadi satu hanya berkaitan dengan tekanan yang sejajar dengan bidang model, sebagai komponen stres lainnya adalah nol. Pengaturan eksperimental bervariasi dari percobaan untuk bereksperimen. Dua jenis dasar pengaturan yang digunakan adalah pesawat polariskop dan polariskop lingkaran.
Prinsip kerja dari fotoelastisitas dua dimensi memungkinkan pengukuran keterbelakangan, yang dapat dikonversi ke perbedaan antara tegangan utama pertama dan kedua . Untuk lebih mendapatkan nilai dari masing-masing komponen stres, teknik yang disebut stres-pemisahan. Several theoretical and experimental methods are utilized to provide additional information to solve individual stress components.

Plane polariskop

Pengatutrannya terdiri dari dua polarizer linear dan sumber cahaya. Sumber cahaya dapat dengan baik memancarkan cahaya monokromatik atau cahaya putih tergantung pada percobaan. Pertama cahaya dilewatkan melalui polarizer pertama yang mengubah cahaya menjadi pesawat ringan terpolarisasi. Aparat diatur sedemikian rupa bahwa pesawat ringan ini terpolarisasi kemudian melewati spesimen . Cahaya ini kemudian mengikuti, pada setiap titik dari spesimen, arah tegangan utama pada saat itu. Lampu tersebut kemudian dibuat untuk melewati analisis dan kami akhirnya mendapatkan pola pinggiran.
Pola pinggiran dalam pengaturan pesawat polariskop terdiri dari kedua isokhromatis dan isoklinik. Isoklinik berubah dengan orientasi polariskop sementara tidak ada perubahan dalam isokhromatis.

Sirkuler polariskop

Dalam pengaturan polariskop dua kuartal - Wave Plate ditambahkan ke dalam pengaturan eksperimental pesawat polariskop. Pelat kuartal-gelombang pertama ditempatkan di antara polarizer dan spesimen dan lempeng kuartal-gelombang kedua ditempatkan antara spesimen dan analisis. Pengaruh penambahan pelat seperempat-gelombang setelah polarizer sumber-sisi adalah bahwa kita mendapatkan cahaya terpolarisasi sirkuler melewati sampel. Pelat kuartal gelombang sisi analyzer mengubah keadaan polarisasi melingkar kembali ke linier sebelum cahaya melewati analisis.
Keuntungan dasar dari polariskop melingkar di atas pesawat polariskop adalah bahwa dalam pengaturan polariskop melingkar kita hanya mendapatkan isokhromatis dan tidak isoklinik. Ini menghilangkan masalah utnuk membedakan antara mana bagian isoklinik dan isokhromatis.

Aplikasi

Fotoelastisitas telah digunakan untuk berbagai stres analisis dan bahkan untuk penggunaan rutin dalam desain, khususnya sebelum munculnya metode numerik, seperti untuk elemen terbatas hingga elemen bergerak.