Fotoelasticidad

FOTOELASTICIDAD (Determinación de la concentración de tensiones)
La concentración de tensiones es un efecto geométrico sumamente localizado. En algunos casos su causa sería una grieta superficial, en otros sería un maquinado no adecuado o a la selección de radios de ensamble muy cerrados entre superficies no concordantes. Aun en la diversidad de causas posible, las que se originan por laconfiguración geométrica de las piezas se relacionan directamente con los criterios de diseño empleados. Se constata así que la presencia de cierto tipo de singularidades geométricas desfavorecen el desempeño resistente de piezas y componentes mecánicos, por lo tanto y en lo posible, deben ser eliminadas o corregidas al momento de su diseño. Un punto concentrador de tensión es una singularidad geométricaque altera la distribución de la tensión en sus inmediaciones. Este tipo de discontinuidades se puede ver en las figuras siguientes obtenidas por medio del método de fotoelasticidad: Figura 1. Imágenes fotoelásticas del estado tensional de piezas mecánicas sometidas a cargas

La concentración de tensiones se hace presente en la zona donde se hallan los puntos concentradores de tensiones.Normalmente se define el factor de concentración de tensiones como un indicador del incremento de tensiones en la concentración de tensiones. Estos factores de concentración de tensiones son muy útiles para poder emplear metodologías de cálculo tradicionales (Resistencia de Materiales) sin incurrir en graves errores de representatividad del estado tensional. Para la obtención de los factores deconcentración de tensiones se utiliza, entre otros, el método de fotoelasticidad. Por el riesgo que implica la mala predicción de los estados de tensiones, se suele efectuar modelos computacionales de elementos finitos y correlacionarlos con modelos de foto elasticidad a escala o de tamaño real. Normalmente los factores de concentración de tensiones se condensan en gráficos, ábacos o programas decálculo para una configuración de solicitación determinada. La fotoelasticidad fue desarrollada como técnica experimental a partir de los trabajos de Davis Brewster y de los investigadores E. Coker y de L. Filon en la Universidad de Londres, lo que permitió a la fotoelasticidad convertirse rápidamente en una técnica viable para el análisis cualitativo de los esfuerzos. Se le encontró una granaplicación en la industria, y superó al resto de las técnicas hasta ese momento conocidas en confiabilidad, alcance y factibilidad. Se basa en el uso de luz para dibujar figuras sobre piezas que están siendo sometidas a esfuerzos. Las figuras que se dibujan son semejantes a las mostradas al realizar un análisis tensional por métodos de elasticidad ya que se pueden observar contornos y colores. Esta técnicase basa en los fenómenos experimentados por las ondas electromagnéticas a su paso por materiales transparentes, particularmente le polarización de la luz que ocurre a consecuencia de las tensiones presentes en los cuerpos sometidos a cargas. Polarización de la luz. Los átomos de una fuente de luz ordinaria emiten pulsos de ondas prácticamente monocromáticos (con una única longitud de onda). Cuandohay un número elevado de átomos emitiendo luz, la oscilación de la onda que cada átomo emite está distribuida de forma aleatoria, y las propiedades del haz de luz son las mismas en todas direcciones, y se dice así que la luz no está polarizada. Si el plano de oscilación de las ondas se unifica en uno sólo, se dice que la luz está polarizada en un plano, o polarizada linealmente.

Figura 2.Esquema del fenómeno de la polarización de la luz

Algunas sustancias son anisótropas, es decir, muestran propiedades distintas según la dirección del eje a lo largo del cual se midan. En esos materiales, la velocidad de la luz depende de la dirección en que ésta se propaga a través de ellos. Algunos cristales con estas características, también pueden generar una alineación del plano de...