Photoelastizität - Definition
Photoelastizität - Definition
Unter Photoelastizität versteht man das physikalische Phänomen, dass bestimmte dielektrische Materialien - insbesondere transparente Festkörper wie Glas, Polycarbonate oder Epoxide - als Reaktion auf angelegte Spannungen mechanische Spannungen eine Änderung des Brechungsindexes aufweisen. Wenn das Material inneren Spannungen ausgesetzt ist, wird es doppelbrechend, d. h. es spaltet polarisiertes Licht in zwei Strahlen mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten auf, je nach Richtung und Stärke der Spannungen.
Dieses Phänomen wird in einer experimentellen Technik namens Photoelastizität (oder photoelastische Methode) genutzt, die die Visualisierung und Analyse von Spannungsverteilungen in Strukturmodellen ermöglicht. Es wird gemessen, indem die Interferenz von polarisiertem Licht beobachtet wird, das durch ein belastetes Modell zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern fällt. Die beobachteten Isochrome (Linien gleicher Differenz der Hauptspannungen) und Isopachen (Linien gleicher Summe der Spannungen) bilden ein Interferenzmuster, das quantitativ analysiert werden kann, um die Intensität und Ausrichtung der Spannungen zu bestimmen.
Die Photoelastizität wird in der Festkörpermechanik, der Werkstofftechnik, der Biomechanik und bei der Konstruktion hochzuverlässiger Bauteile eingesetzt, bei denen es wichtig ist, die lokalen Spannungskonzentrationen zu kennen. Sie ist zerstörungsfrei und hochempfindlich, was sie sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Qualitätskontrolle oder die Überprüfung numerischer Modelle nützlich macht FEA (Finite-Elemente-Methode). Der charakteristische Parameter für ein bestimmtes photoelastisches Material ist die photoelastische Konstante, die das Verhältnis zwischen der Differenz der Hauptspannungen und der beobachteten Phasendifferenz der Lichtstrahlen ausdrückt.
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