光彈性散光法

　　一種實驗應力分析方法，利用光線通過光彈性材料時的散光性能進行應力分析。此法的主要特點是在進行三維光彈性實驗應力分析時不必破壞模型，有時也可不將模型凍結。1939年，R.韋勒首先提出光彈性散光法，經過D.C.德魯克、H.T.傑索普、M.M.弗羅赫特等人的努力，到50年代末，它的原理已比較完善，但由於技術上的原因，這種方法未得到廣泛使用。60年代雷射技術的發展，獲得高強度的片光源，才使光彈性散光法得到推廣。此法已用來解決扭轉、平面應力、表面應力和軸對稱應力等的的測量問題，但尚難以用於研究較復雜的三維應力問題。

　　光線通過各向同性的透明介質時，由於介質中的微粒或分子的作用，產生散射光。垂直於傳播方向的散射光，是平面偏振光。它的光強度和入射光的性質、材料的散光性能以及觀察方向有關。入射為自然光時，在傳播軸的所有垂直方向的散射光的光強度相等(圖1）。

　　入射光為橢圓偏振光時，從長軸的垂直方向觀察，光強度最大；從短軸的垂直方向觀察，光強度最小（圖2a）。圓偏振光是橢圓偏振光的一種特例。入射時和自然光相似，在傳播軸的所有垂直方向，其散光的光強度相等（圖2b）。橢圓偏振光的另一特例是平面偏振光。沿其偏振方向觀察時，光強度為零；而從垂直於其偏振方向觀察時，光強度最大（圖2c）。

　　光彈性散光法所用的模型材料，主要由環氧樹脂和適量的固化劑配制而成。為瞭增加其散光性能，可加入適量的摻合物，如矽油等。另外，為瞭除去材料中顆粒較大的雜質，可用聚四氟乙烯制成的過濾器過濾。

　　用散光法分析純粹的扭轉問題（圖3）有其顯著的優點。常常隻要一次投射，就可以得到模型截面上剪應力的大小和分佈。截面上各點的最大剪應力，決定於該點沿條紋法線方向的條紋級數變化率，即

式中 τ 為最大剪應力； r為徑向距離； N _r為徑向 r處的條紋級數 為條紋級數變化率。最大剪應力的方向和該點條紋的切線方向相重合。

　　在研究非圓截面構件、變截面圓桿、帶鍵槽軸和花鍵軸的扭轉等問題中，散光法都有很好的應用效果。

　　

參考書目

　M.M.弗羅希特著，黎仲鼎譯：《光測彈性力學》，第二卷，科學出版社，北京，1966。(M.M.Frocht，Photo-elasticity，Vol.1.John Wiley &Sons，New York，1948.)

　A.柯斯克、G.羅伯遜著，王燮山、黃傑藩、金炎、黃永權譯：《光彈性應力分析》，上海科學技術出版社，上海，1979。(A.Kuskeand G.Robertson，Photoelastic Stress Analysis，JohnWiley &Sons，New York，1974.)