הבדלים בין גרסאות בדף "פוטואלסטיות"

הוסרו 5 בתים ,  לפני 12 שנים
תיקון קישור, תיקון סדר כותרות [JS]
מ (בוט החלפות: תאוריה; שנייה; הייתה ; תל אביב; גאומטרי; ממדי; קריית; על ידי; זווית; הטכניון;)
(תיקון קישור, תיקון סדר כותרות [JS])
{{פיזיוויקי}}
'''פואטאלסטיות''' הינה שיטה [[אופטיקה|אופטית]] לאנאליזה ניסויית של [[מאמץ (הנדסה)|מאמצים]] ו[[מעוות (הנדסה)|עיבורים]]. השם הוא צרוף של המילים ה[[יוונית|יווניות]] פוטו שמשמעה [[אור]] ו[[אלסטיות]].
הפוטואלסטיות מאפשרת איסוף מידע אודות הפיזור או הפילוג של [[מאמץ (הנדסה)|מאמצים]] ו[[מעוות (הנדסה)|עיבורים]] במבנה על פני שטח שלם, בניגוד למדידות בנקודות דיסקרטיות באמצעות [[מד-עיבור|מדי-עיבור]] ([[w:en:strain-gauge|strain-gauge]]).
השיטה מנצלת את התופעה שבחומרים [[שקיפות|שקופים]] מסוימים [[מהירות האור]] ובהתאם גם [[מקדם שבירה|מקדם השבירה]] של האור, תלויים ברמת המאמץ או העיבור. אם המאמץ, בכיוונים שונים אינו אחיד, תתקבל [[שבירה כפולה]]. תחת [[קיטוב|אור מקוטב]] נוצרת [[התאבכות]] בין רכיבים של [[גל]] האור שהתקדמו במהירות שונה ומתקבלת תמונת פסים. [[אור]] [[לבן]] יוצר פסים בכל צבעי ה[[קשת בענן|קשת]], [[אור]] [[מונוכרומטי]] ייצור פסים כהים ובהירים לסירוגין, ככל שהמאמץ בחומר הפוטואלסטי גדול יותר כן גדל מספרם של מחזורי הצבעים. הפוטואלסטיות הינה כלי חשוב ליישום תורת [[חוזק חומרים]] ומסייעת ל[[תיכון]] מבנה שצורתו [[גאומטריה|הגאומטרית]] גורמת לחלוקה טובה יותר של עומסים, וכתוצאה מבנה קל יותר ועמיד יותר.[[קובץ:Model_PE.jpg|שמאל|ממוזער|400px|תצלום מס.1 - קורה בתוך פולריסקופ מעגלי]]
 
התופעה הפוטואלסטית נתגלתה לראשונה על ידי ה[[פיזיקאי]] ה[[סקוטלנד|סקוטי]] [[דייוויד ברוסטר]] {{הערה|D. Brewster, Experiments on the depolarization of light as exhibited by various mineral, animal and vegetable bodies with a reference of the phenomena to the general principle of polarization, Phil. Tras. 1815, pp.29-53}} {{הערה|D. Brewster, On the communication of the structure of doubly-refracting crystals to glass, murite of soda, flour spar, and other substances by mechanical compression and dilation, Phil. Tras. 1816, pp.156-178}}.
ממצאיו של ברוסטר היו בסיס לעבודות דומות של [[אוגוסטן ז'אן פרנל]] ושל [[ג'יימס קלארק מקסוול]]{{הערה|Timoshenko s.p., History of Strength of Materials, Dover 1983, p.249, 271, 351 ISBN 0-486-61187-6}}.
בשנות הארבעים של המאה ה-20 הייתה השיטה לכלי מחקר ואמצעי חשוב לפיתוח תורת [[חוזק חומרים]]‏‏{{הערה| Timoshenko S.P. & Googier J.N., Theory of Elasticity, 3rd Ed., Mc-Graw Hill 1970, pp.115, 150-164}}
{{הערה|Den Hartog, Advanced Strength of Materials, McGraw-Hill 1952, p.199}}
{{הערה|Timoshenko S.P. & Woinowsky-Krieger S.,Theory of Plates and Shells, McGraw-Hill 1970, p.362 ISBN 0-07-085820-9}}
{{הערה|אטינגן שלמה, עורך, מדריך לאינג'ינר, כרך ראשון מדעי היסוד, מסדה תשכ"ה, ע' 224}}
{{הערה|Young W.C., Roark's Formulas for stress and Strain, 6th ed., McGraw-Hill 1989 pp.51-58 ISBN 0-07-072541-1}}.
התפתחות במבנים בשנות ה-40 וה-50 של המאה ה-20 היו חלק מהתפתחות ה[[תעופה]], והשיפורים העצומים שחלו במבנה [[מטוס|מטוסים]] ובביצועיהם נבעו, בין השאר משיפור בחומרי המבנה, ובגאומטריה של המבנה.
יישום הטכנולוגיות שפותחו ב[[מלחמת העולם השנייה]] הניב שפע של דגמי מטוסים שהתאפיינו במבנה קל מאד יחסית למשקלם. מבנה כזה רגיש להעמסה מחזורית, הגורמת ל[[עייפות החומר]], יותר מאשר להעמסה סטטית, ולכן השיטות הישנות והפשוטות להוכחת העמידות של מבנה – העמסה הדרגתית עד כשל אינן מספקות, משום שאופן הכשל ומקומו שונים. הפוטואלסטיות בהיותה שיטה המאפשרת כיסוי שטחים שלמים מאפשרת זיהוי האזורים בהם צפוי כשל [[עייפות החומר|התעייפות]].
ה[[אור]] הוא [[קרינה אלקטרומגנטית]] בתחום אורכי ה[[גל]] 0.4 עד 0.8 [[מיקרון]]. התקדמות האור כרוכה ב[[תנודה]] של ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] וה[[שדה מגנטי|שדה המגנטי]], [[וקטור]]י השדה החשמלי והמגנטי מאונכים לכיוון התקדמות ה[[אור]]. בדרך כלל מקורות אור מפיקים תנודות לכל הכיוונים. הכנסת [[מקטב]] בציר התקדמות האור מאפשרת מעבר לרכיב אחד בלבד של התנודה – זה המקביל למישור הקיטוב.
<br />
[[מהירות האור]] בריק היא כ- 300,000 ק"מ בשנייה, בתוך חומר מהירות האור נמוכה יותר, היחס בין מהירות האור בריק c ובין מהירותו ב[[תווך|תוך חומר כלשהו]] <math>n=\frac{c}{V}</math>
נקרא [[מקדם שבירה|מקדם השבירה]], בחומרים רבים היחס הזה תלוי ברמת ה[[מאמץ]] או ה[[מעוות|עיבור]] (באנגלית strain) שבחומר.
לצורך מדידות פוטואלסטיות נבחרו או פותחו חומרים בהם היחס הזה [[יחס ישר|יחסי ישר]] לרמת ה[[מעוות]].
<br />
<math>V_x=\frac{c}{n_x}</math><br /><math>V_y=\frac{c}{n_y}</math>.
<br />
לאחר שהקרן עברה את עובי החומר <math>t</math> נוצר הפרש [[פאזה]] בין שני הרכיבים ששיעורו
<math>
\delta=c \left(\frac{t}{V_x}-\frac{t}{V_y}\right)=t(n_x-n_y)
(n_x-n_y)=K(\epsilon_x-\epsilon_y)
</math>
ובהתאם
<math>
(\epsilon_x-\epsilon_y)=\frac{\delta}{tK}
(\epsilon_x-\epsilon_y)=\frac{\delta}{2tK}
</math><br />
פולריסקופ החזרה מיועד לדגמים עליהם ייושם ציפוי מחומר פוטואלסטי בהדבקה באמצעות דבק מחזיר אור.
<br />עוצמת האור לאחר שעבר בחומר הפוטואלסטי ובפולריסקופ קווי<br />
<math>
 
==דגמים פוטואלסטיים==
 
===ציפוי פוטואלסטי===
השיטה הנפוצה ביותר היא ציפוי פוטואלסטי. ציפוי של חומר מתאים מיושם לרוב על מבנה אמיתי או חלק ממנו, ואת המבנה הזה בוחנים באמצעות פולריסקופ החזרה. על המבנה מפעילים עומסים המייצגים את עומסי השרות שלו.
 
===דגמים דו ממדיים===
אלו מיועדים לפולריסקופ העברה. אפשר להשתמש גם בפולריסקופ החזרה ולשם כך הדגם נצבע באחד מצדדיו בצבע מחזיר אור.
===דגמים תלת ממדיים דקים===
ניתן במקרים רבים לייצר דגם תלת ממדי ולבחון אותו בפולריסקופ רגיל, בהנחה שפיזור המאמצים הוא דו-ממדי, הדבר יהיה נכון עבור מבנים שצורתם היא צירוף של אלמנטים דקים, או שהמשטחים שלהם מקבילים זה לזה.
 
===דגמים תלת ממדיים===
יישום פוטואלסטיות למבנה תלת ממדי בעל צורה מורכבת הוא מסובך ויקר, ולכן כמעט ולא נמצא כיום בשימוש.
# איתור מיקום אופטימלי ליישום של אמצעי מדידה אחרים, כגון : מדי-עיבור, אמצעים לזיהוי [[מכניקת השבר|סדק]], מדי-שקיעה ועוד
 
 
==סימוכין==
{{הערות שוליים}}
==לקריאה נוספת==
<div style="direction: ltr;">
* Zandman F., Rener S., Dally J.W., Photoelastic Coatings, The Iowa State University + Society for Experimental Stress Analysys, 1977. ISBN 0-8138-0035-8
</div>
 
==סימוכין==
{{הערות שוליים}}
 
[[קטגוריה:אופטיקה]]