光弹性法

photoelasticity method

定义：用受力时能产生双折射现象的材料作为试件，利用其光学效应与应力-应变的关系，进行弹性变形研究的方法。用光弹性皮膜法也可进行塑性变形研究。

学科：冶金学_金属加工_一般术语

相关词：全息光弹性法 光塑性法 光弹性仪

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【延伸阅读】

光弹性法是一种利用光学原理解决弹性力学问题的实验方法。它具有非接触、无损伤、高精度、直观性强等优点，可以准确测量受力物体的应力状态，尤其适合形状及载荷复杂的构件。除了基本的平面应力测量，它还可以分析三维弹性应力、动态应力、热应力等问题。

光弹性法分为模型法和贴片法。

模型法是采用具有光弹性效应的材料（如环氧树脂），制作一个跟实际物体形状大小相似的模型，并施加相似的载荷。将这个模型置于特定的偏振光场中，通过摄像机采集干涉条纹图像，提取等倾线和等差线参数，并利用应力-光学定律，得到主应力差和主应力方向。随后，利用其他辅助实验或计算方法（如全息光弹性法、剪应力差法），可以获得各个主应力的大小，即获得模型的应力分布。最后，再根据相似理论计算得到实际构件中真实的应力分布情况。

贴片法也叫光敏薄层法，它是将1~3毫米厚的光弹性材料牢牢地粘贴在待测结构表面，当结构受力变形时，贴片也随之变形，借助反射式光弹仪，测量出干涉条纹的等倾线和等差线参数，然后通过计算可得到结构表面上主应力的大小和方向。贴片法是模型法的新发展，它无须制作模型，可以对构件实物进行现场测试。

光弹性法在力学、机械工程、航空航天、生物医学工程、地震科学等领域都有广泛应用。例如光弹性贴片法最早用来研究火箭导航尾板在高速空气动力作用下的应力场变化，随后用于飞机机身结构的静态、动态应力分析。在生物医学工程领域，可以通过制作人工心脏瓣膜、血管支架等复杂构件的光弹模型来测量应力场，从而为结构设计与优化提供重要参考。此外，光弹性法可以迅速确定构件的应力集中区域及应力集中系数，在工程上可用于缺陷检测，提供缺陷位置及严重程度等信息。