Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)

5. szám - Borbély József: Optikai feszültségmérő eljárás bevezetése a hazai vízépítési gyakorlatba

216 Hidrológiai Közlöny 1969. 5. sz. Borbély J.: Optikai feszültségmérő eljárás 3? = e„ ff. — • e, a e, H \ * 2. ábra. Mechanikai feszültségállapot hatására kialakuló kettőstörés optikai és az anyag feszültségi főirányai Fig. 2. Optical and material principal stress directions indicated by birefringence resulting under the influence of mechanical distribution of stress 3. ábra. X/4 lemez fázistolása Fig. 3. Phase shift by h/4 plate M - nft/l = nX/b /„tly n =1,3,5... A M = nJC/2 = nA/4 1 L=lr "-<* 'y n — 1,3,5 4. ábra. Elliptikusan és cirkulárisan poláros fényhullám Fig. 4. Eliptically and circularly polarized light wave larizátor pár által kijelölt pol ár kereszté. A polárkereszt hajlásszögének változtatásával minden pontra kikereshető tehát a megfelelő optikai és az ezzel egyező feszültségi főirány is. Az azonos főfeszültségi irányú helyeket összekötő vonalakat a továbbiakban izoklin vonalrendszernek nevezzük. Tapasztalati tény az is, hogy a használatos modellanyagokban előálló kettős törés mértéke minden pontban arányos a kialakuló főfeszültség különbséggel. Az optikai feszültségmérő padon láthatóvá tehetjük az azonos főfeszültség különbségű helyeket összekötő izokrom vonalrendszert is. Ez A/4 lemezek segítségével lehetséges, melyeknek tulajdonsága az, hogy a polarizált fényt két olyan egymásra merőleges komponensre bontják, melyeknek fáziskülönbsége a hullámhossz negyedrésze (3. ábra). Ha szemléletessé tesszük az egymásra merőleges, A/4 fázistolással rendelkező fényhullámok szuperpozícióját, akkor könnyen beláthatjuk, hogy két alapvető esetet kell megkülönböztetnünk (4/a, b ábra). Az izokrom vonalrendszer vizsgálatához a 4/b ábrán bemutatott cirkulárisan poláros fényt kell előállítanunk. Ha ezt az elrendezést vizsgáljuk az optikai feszültségmérő padon merőleges polárkereszt állásnál, ismét sötét képmezőt kapunk, mivel a két A/4 lemez egymás hatását kioltja. Ha terheletlen modellt helyezünk két A/4 lemez közé, a képmező továbbra is sötét marad, ebben az esetben ugyanis a főfeszültség különbség a

1—a

2=0. Kettőstörés nincs a modellben, a második A/4 lemez tehát, ,,vissza alakítja" az első által előidézett fázistolást. Ha a modellt terhelni kezdjük sötét és világos vonalak jelennek meg a kialakuló egyre nagyobb főfeszültségkülönbséggel arányosan. Ezeket a vonalakat megjelenésük sorrendjében megszámozva az izokróm rendszámot kapjuk és a továbbiakban n-nel jelöljük. A főfeszültségkülönbség és a kettőstörés mértéke közötti arányosságot egyenlőséggé tehetjük a 3. egyenlet segítségével Sn °ia2 = —

(f- (3) Melyben n az előbb bevezetett izokróm rendszám, d a modell vastagsága a vizsgált pontban, S az anyag kettőstörésének mértékére jellemző, az alkalmazott fény hullámhosszától függő feszültségoptikai állandó (5. ábra). A 3 .képlet alapján számolva az 5. ábrán bemutatott tiszta hajlításra igénybevett próbapálca sorozat főfeszültségkülönbségeit megkaphatjuk bármely pontban. Esetünkben a modell vastagsága 1 cm, feszültségoptikai állandója 10 kp/cm rendszám. így a főfeszültségkülönbség kp/cm

2-ben minden pontban az izokrómrendszám tízszeresével lesz egyenlő. Az 5/a ábra a teljes gyengítetlen pálcát mutatja. A pálca hossztengelyében a semleges szálban helyezkedik el a 0. rendű, ettől kifelé az 1. és 2. rendű izokromáta. (A rendszámot az ábrán feltüntettük.) Ez azt jelenti, hogy a pálca szélső szálában (3. képlet alapján) a tiszta hajlításnak kitett részen végig 20 kp/cm

2 — felül — húzó, illetve — alul — nyomófeszültség alakul ki. A további felvételek ugyanezzel a terheléssel a pálca tiszta hajlításra igénybevett részét mutatják különböző gyengítések mellett. Ha középen gyengít jük a próbatestet, akkor a gyengítéstől jobbra, illetve balra a szélső szálakban már ± 25 kp/cm

2 a feszültség (5/6 ábra). Három szimmetrikus furat esetén a szélső szálakban csaknem a teljes támaszközben a ±25 kp/cm

2 feszültség alakul ki (5/c ábra). Ha további aszimmetrikus gyengítést végzünk, úgy a gyengített jobboldalon a feszültség már +30 kp/cm

2, míg a baloldalon az előző feszültségértékek láthatók (5/d ábra). A feszültségek szimmetriája a gyengítések szimmetriájával ismét visszaállítható