Proprietatile izoclinelor

Proprietatile izoclinelor

Izoclinele reprezinta succesiunea punctelor intunecate de pe suprafata modelului (atat in lumina alba, cat si in lumina monocromatica), in care una din directiile tensiunilor principale face un unghi constant a_i fata de o directie de referinta. Acest unghi a_i poarta numele de parametrul izoclinei. Deoarece intr-un punct exista doua directii principale perpendiculare, rezulta ca parametrul izoclinei a_i este identic cu parametrul izoclinei a_i p/2. In general, izoclinele de diferiti parametri nu se intersecteaza, deoarece directiile principale intr-un punct sunt unice. Fac exceptie insa, punctele singulare, adica punctele supuse unei stari de tensiune hidrostatice (σ₁ = σ₂). In punctele singulare, σ₁ - σ₂ = 0 (N=0), oricare directie este principala si prin urmare toate izoclinele trec prin aceste puncte (fig. 17,a). Punctele singulare aflate pe un contur neincarcat (σ₁ = 0 si deci σ₁ = σ₂ = 0) poarta numele de puncte neutre (fig. 17,b).

Fig. 17 Parametrii izocline

Parametrul unei izocline care intersecteaza un contur liber (neincarcat) este dat de inclinarea tangentei dusa la contur in punctul de intersectie (fig. 17,c). Daca modelul fotoelastic prezinta o portiune de contur rectiliniu si nein-carcat, acesta repre-zinta o izoclina de parametru egal cu inclinarea conturului. Daca modelul pre-zinta axe de sime-trie, acestea coincid cu o izoclina de un anumit parametru.

Prin punctele de aplicare a sarcinilor concentrate trec izoclinele de toti parametrii 0-90^o (fig. 17,d).

Prin rotirea simultana a sistemului polarizor-analizor izoclinele isi modifica pozitia. Traseul urmat de izocline nu depinde de incarcare.

Proprietatile izocromatelor

Izocromatele reprezinta o succesiune de puncte intunecate sau colorate in care diferenta tensiunilor principale (σ₁ - σ₂) este constanta si egala cu ordinul de banda N, multiplicat cu constanta fotoelastica f_σ, de tensiune a modelului.

Izocromatele depind de incarcare. Numarul lor (ordinul de banda N), creste odata cu incarcarea.

Izocromatele depind de grosimea modelului si de lungimea de unda a luminii care traverseaza modelul (numarul lor creste odata cu cresterea grosimii modelului).

Izocromatele nu isi modifica pozitia atunci cand sistemul polarizor-analizor se roteste simultan.

In lumina monocromatica izocromatele sunt franje intunecate iar in lumina alba apar ca franje colorate in diferite nuante ale celor sapte culori fundamentale, in functie de incarcare.

Inregistrarea izoclinelor

Izoclinele se inregistreaza in polariscopul cu lumina polarizata plan. Dupa cum s-a aratat, in acest caz, peste campul de izocline se suprapune si campul izocromatelor care creaza unele dificultati in inregistrarea izoclinelor. Cand este necesar sa se determine paramentrul izoclinei (directiile tensiunilor principale), intr-un punct de pe suprafata modelului, se roteste simultan sistemul polarizor-analizor (cu planele perpendiculare), in sensul acelor de ceasornic, sau invers, pana cand prin punctul respectiv este adusa si trece o izoclina. Parametrul acestei izocline se obtine citind unghiul cu care s-au rotit polarizorul si analizorul pe cadranul acestora.

Campul intreg de izocline de pe suprafata modelului se inregistreaza prin fotografiere, rotind simultan sistemul polarizor-analizor din 10^o in 10^o, sau din 15^o in 15^o. Modelul fotoelastic se incarca foarte putin, astfel ca traseul izoclinelor sa fie bine evidentiat, iar izocromatele sa fie cat mai sterse. In cazul in care prezenta izocromatelor perturba imaginea campului izoclinelor, se recomanda sa se varieze sarcina in timpul fotografierii. Prin aceasta se obtine o imagine estompata a campului de izocromate suprapusa peste campul izoclinelor. Folosind acest procedeu izoclinele pot fi fotografiate separat pe familii (de 15^o, 30^o, 45^o etc.), iar apoi prin copierea pe o hartie de calc se poate reconstitui imaginea intregului camp. In figura 17, se prezinta izoclinele de zero grade (fig. 18a), respectiv de 45^o (fig. 18b), pentru un inel comprimat pe directia diametrului vertical.

Fig. 18 Izoclinele de 0^o, respectiv de 45^o, pentru un inel comprimat pe directia diametrului vertical

Pentru a se obtine o imagine a campului izoclinelor mai putin afectata de prezenta campului de izocromate, se recomanda executarea unui model dintr-un material cu sensibilitate optica redusa (cum este plexiglasul), identic cu modelul fotoelastic. Incarcand acest model in alcelasi mod ca si modelul fotoelastic, dar cu sarcini de intensitate mai redusa, traseul izoclinelor apare bine conturat, in timp ce campul de izocromate este aproape inexistent.

In vederea identificarii cit mai precise a traseului unor familii de izocline (de anumiti parametrii), trebuie sa se tina seama de proprietatile acestora, prezentate mai sus.

Inregistrarea izocromatelor

In polariscopul cu lumina polarizata circular, izoclinele sunt eliminate de pe suprafata modelului, in timp ce campul de izocromate apare bine conturat. Izocromatele se inregistreaza prin fotografiere in lumina monocromatica, prezentandu-se sub forma unor franje intunecate, sau in lumina alba, cand apar ca franje colorate.

Numerotarea izocromatelor (identificarea ordinului de banda N), se face in ordinea aparitiei lor, atunci cand incarcarea modelului creste treptat.

Daca modelul fotoelastic are doua laturi rectilinii neincarcate (libere), care se intersecteaza sub un unghi drept, ordinul de banda in punctul de intersectie este N = 0 (v. fig. 19).

Pentru a obtine cat mai multe date privind diferenta tensiunilor principale in diferitele puncte de pe suprafata modelului, izocromatele se fotografiaza atat in camp intunecat, cat si in camp luminat. In camp intunecat ordinul de banda al izocromatelor are valori intregi (N₂ = 0, 1, 2, 3, . ), iar in camp luminat are valori intermediare (N₂= 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; . ).

Intr-un punct arbitrar situat pe suprafata modelului intre aceste franje, ordinul de banda este fractionar. Determinarea valorii fractionare a ordinului de banda prin interpolare sau extrapolare, pornind de la ordinele de banda ale izocromatelor intre care se gaseste punctul respectiv, nu este indicata, deoarece conduce la valori eronate. Acest procedeu poate fi aplicat cu prudenta, atunci cand numarul de franje este destul de mare.