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三维数字光弹性基本方法的研究和应用

张丽娜

   光弹性法是解决工程中二维和三维应力问题的有效实验方法,它能够直接测量三维模型内部任意一点的应力信息。 随着计算机技术的发展,光弹性法测量三维应力模型的自动化技术成为新的研究热点。本文在结合前人工作的基础上,针对三维数字光弹性法中的几个待解决的问题进行系统的研究,实现从图像采集到应力分离的完全自动化。 本文以相移法为实现数字光弹性法的基础,针对Patterson和Wang的光弹性六步相移法中等倾线信息受到整数和半数级等差线的影响,提出了八步相移法。该方法从理论上解决了等倾线(范围在[ 0,π2])信息受等差线干扰的问题,得到全场等倾线参数。 在光弹性八步相移法的基础上,提出了确定模型切片的第一主应力方向的三种方法。根据求解反正切运算的两种规则,分析并获得反映第一主应力方向的等倾角信息。通过对径受压圆盘和圆环验证了该方法的可行性。 分析了时效对三维光弹性模型的影响,在时效存在的前提下,假设了时效影响的力学模型,通过模拟和实验证明了此假设。介绍了在实验中消除时效影响的两种方法。 在三维冻结应力模型切片的应力信息自动获取后,本文讨论了应力分离实现自动化的问题。 用三维数字光弹性法分析汽轮机叶根、轮缘的三维接触应力。得到了该模型六个应力分量的全场数值,并讨论了叶根和轮缘的可能接触区域、该三维模型的Mises等效应力和轮缘各齿承担的载荷。这说明三维数字光弹法可以应用到工程测试中,为扩展数字光弹性法发展的空间奠定了基础。……   
[关键词]:三维数字光弹性法;八步相移法;等倾角;等差线;时间边缘效应;汽轮机叶根和轮缘
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:天津大学2008年
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