Fundamentos De Fotoelasticidad

Fundamentos de la Fotoelasticidad
En el diseño mecánico de un componente sometido a esfuerzos mecánicos, dentro del rango elástico, es necesario conocer el campo de tensiones existente para conocer los puntos más solicitados. Existen múltiples formas de determinar el campo de tensiones:
1. Formulación teórica y analítica del problema:
Este planteamiento que es el más antiguo, ofrece ungrado a aplicación muy bajo (los problemas elásticos son en realidad muy complejos y de difícil solución analítica), además las hipótesis que se hacen sobre las cargas aplicadas suelen ser muy restictivas.

2. Métodos numéricos:
Por ejemplo el método de los elementos finitos. Estas técnicas han demostrado ser más efectivas (en especial por la existencia de las computadoras). De granaplicación en las etapas de diseño previo y resuelven problemas geométricamente complicados, con diversos materiales, etc.
No obstante, es difícil el modelado de las cargas aplicadas. Aunque no lo aparente, esta etapa es de gran complicación y las simplificaciones asumidas pueden dar soluciones alejadas del verdadero comportamiento del componente.

3. Técnicas experimentales:
Destacan las técnicasextenciométricas y fotoelásticas. Su gran ventaja es que el análisis de los componentes es el más aproximado a la realidad, sin necesidad de modelados, simplificaciones (sea de las cargas, o el material) o restricciones. Por lo tanto sus resultados son los que todo analista busca conocer al diseñar un componente.
No obstante requiere de la existencia de un prototipo o modelo del componenteconstruido con anterioridad.

Técnicas fotoelásticas

Estas técnicas son aplicables a modelos de dos dimensiones que representan el componente a analizar.

Hay que destacar que en la práctica de la ingeniería, hay muchos casos en los que es virtualmente imposible llegar a una solución analítica del problema estudiado.
El método de la fotoelasticidad resulta especialmente útil para lainvestigación de las concentraciones de presión en los radios y ángulos de la pieza.

Los modelos tridimensionales son muy útiles al permitir conocer el estado tensional del interior de un cuerpo, se utiliza para ello el análisis de diferentes cortes realizados al modelo tras un proceso de curado bajo carga. También se utilizan con el componente ya fabricado mediante recubrimientos especiales,siendo esta técnica la más extendida, el recubrimiento llamado Film Polarizante, se aplica sobre el componente ya terminado y permite el análisis de componentes reales de prácticamente cualquier tamaño y forma bajo las condiciones de carga de servicios reales.

La luz polarizada en fotoelasticidad
Cuando una pieza de vidrio cargada es iluminada por una luz polarizada transmitida a su través,aparece un patrón de colores causado por las tensiones que hay en la pieza. Fotoelasticidad.
Este fenómeno se basa en la polarización de la luz y el uso de un material birrefringente.
En un punto de un rayo luminoso podemos esquematizar la luz natural (blanca o monocromática) como una infinidad de vectores perpendiculares al rayo cuyo módulo varía sinusoidalmente a lo largo del tiempo.
Si la luzes monocromática todas las ondas tendrán la misma longitud de onda en todos los planos. Pero si es blanca se producirá la superposición de ondas con diferentes longitudes en todos los planos.

Si ponemos un filtro polarizador rectilíneo, solo dejará pasar las vibraciones que se producen en su dirección preferente de polarización extinguiendo gradualmente las demás hasta el punto de extinguirlas perpendiculares. Del filtro entonces sale luz polarizada, si se gira el filtro alrededor del eje definido por el rayo luminoso girará con él la dirección de polarización de la luz. Al vector que define la dirección de la luz polarizada en el espacio se le llama E. Si se coloca un segundo filtro polarizante, llamémoslo filtro analizador, sobre el rayo que salió del primero, de modo que ambos...