Ensayo De Fotoelasticidad

Ensayo de fotoelasticidad
José Jesús Estrada Jacobo, Felipe de Jesús Chávez Ramírez, Adolfo Bedolla Sánchez
Ingeniería Mecánica, Departamento de Ingeniería Mecánica, Instituto Tecnológico de Celaya
Av. García Cubas 1200, Fovissste, Celaya, CP. 38010, Guanajuato.
Teléfono, Fax
jesus.estrada1008@gmail.com, poner sus correos
RESUMEN
Fotoelasticidad es un método experimental para determinar ladistribución de tensiones en un material. El método se utiliza sobre todo en los casos en que los métodos matemáticos se vuelven bastante engorrosos. A diferencia de los métodos analíticos de determinación de la tensión, fotoelasticidad da una idea bastante exacta de la distribución de la tensión, incluso alrededor de discontinuidades bruscas en un material. El método es una herramienta importantepara la determinación de los puntos de tensión críticos en un material, y se utiliza para la determinación de la concentración de tensión en geometrías irregulares.
INTRODUCCIÓN:
Historia
El fenómeno fotoelástico fue descrita por primera vez por el físico escocés David Brewster. Fotoelasticidad desarrollada a principios del siglo XX con las obras de EGCoker y GNL Filón de la Universidad de Londres.Su libro sobre el Tratado Fotoelasticidad publicado en 1930 por la Cambridge Press se convirtió en un texto estándar sobre el tema. Entre 1930 y 1940 muchos otros libros en ruso, alemán y francés apareció en el tema.
Al mismo tiempo se produjo un gran desarrollo en el campo. Grandes mejoras se lograron en la técnica y el equipo se simplificó. Con la mejora en la tecnología del alcance de lafotoelasticidad se extendió a tres dimensiones estado de estrés. Muchos de los problemas prácticos se resuelven usando fotoelasticidad, y pronto se hizo popular. Se establecieron una serie de laboratorios fotoelásticos en las instituciones educativas y las industrias.
Con la llegada de polariscopio digital con diodos emisores de luz, la vigilancia continua de las estructuras bajo carga se hizo posible.Esto condujo al desarrollo de la fotoelasticidad dinámico. Fotoelasticidad dinámica ha contribuido en gran medida al estudio de fenómenos complejos como la fractura de materiales.
Principios
El método se basa en la propiedad de la birrefringencia exhibida por ciertos materiales transparentes. Birrefringencia es una propiedad que un rayo de luz que pasa a través de un material birrefringenteexperimenta dos índices de refracción. La propiedad de la birrefringencia se observa en muchos cristales ópticos. Tras la aplicación de tensiones, materiales fotoelásticos exhiben la propiedad de birrefringencia, y la magnitud de los índices de refracción en cada punto en el material está directamente relacionada con el estado de tensiones en ese punto. La información tal como esfuerzo cortante máximo ysu orientación están disponibles mediante el análisis de la birrefringencia con un instrumento llamado polariscopio.
Cuando un rayo de luz pasa a través de un material fotoelástico, sus componentes de ondas electromagnéticas se resuelve a lo largo de las dos direcciones de los esfuerzos principales y cada uno de estos componentes experimenta diferentes índices de refracción debido a labirrefringencia. La diferencia en los índices de refracción conduce a un retraso de fase relativo entre los dos componentes. Suponiendo una muestra delgada hecha de materiales isotrópicos, donde fotoelasticidad bidimensional es aplicable. La magnitud del retraso relativa viene dada por la ley de estrés óptica:
Donde V es el retraso inducido, C es el coeficiente de esfuerzo-óptica, t es el espesor de lamuestra, s1 y s2 son las primera y segunda tensiones principales, respectivamente. El retraso cambia la polarización de la luz transmitida. El polariscopio combina los diferentes estados de polarización de las ondas de luz antes y después de pasar la muestra. Debido a la interferencia óptica de las dos ondas, un patrón de franjas se revela. El número de orden de franja N se denota como de retraso...