[发明专利]一种试件表面主应力测试装置及方法

权利要求书

1.一种试件表面主应力测试装置，其特征在于，包括：

光弹性贴片，粘贴在被测构件上；以及

测量组件，设置在粘接有光弹性贴片的被测构件的一侧，包括可拆卸设置在平台(7)上的光源(1)、滤色镜(2)、起偏镜(3)、四分之一波片(4)、检偏镜(5)和CCD(6)，通过移动测量组件中部分装置的位置测量等差线条纹级数和试件表面的应变值，并得出试件表面的主应力。

2.根据权利要求1所述的试件表面主应力测试装置，其特征在于，平台(7)上设置有多个平行设置的滑道，其中：

光源(1)和CCD(6)位于平台(7)上的第一滑道(71)上；

滤色镜(2)位于平台(7)上的第二滑道(72)上；

起偏镜(3)和检偏镜(5)位于平台(7)上的第三滑道(73)上；

四分之一波片(4)位于平台(7)上的第四滑道(74)上。

3.根据权利要求1所述的试件表面主应力测试装置，其特征在于，测量组件的底部通过可拆卸组件分别固定在平台(7)的滑道上，可拆卸组件包括带螺杆底座(8)和螺母(9)。

4.一种试件表面主应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将测量组件中部分装置放置在同一轴线上，测量等差线条纹级数和试件表面的应变值；

步骤二，根据测得的等差线条纹级数和试件表面的应变值，进行试件表面的主应力测试，并进行了公式推导，测试出试件表面的全场主应力值。

5.根据权利要求4所述的试件表面主应力测试方法，其特征在于，在步骤一中：

将光源(1)、起偏镜(3)和四分之一波片(4)放置在同一轴线上，将另一四分之一波片(4)、检偏镜(5)和CCD(6)放置在同一轴线上，得到试件的彩色等差线条纹图，显示出应力分布；

将光源(1)、滤色镜(2)、起偏镜(3)和四分之一波片(4)放置在同一轴线上，将另一四分之一波片(4)、检偏镜(5)和CCD(6)放置在同一轴线上，光源(1)为单色光，得到试件的明暗相间的等差线条纹图，确定出等差线条纹级数；

将光源(1)和CCD(6)放置在同一滑道上，得到试件表面的散斑图，根据变形前后的散斑图，测试出试件表面的应变值。

6.根据权利要求5所述的试件表面主应力测试方法，其特征在于，在步骤二中：

考察偏振光正入射光弹性贴片，透过光弹性贴片后被界面反射，再次透过光弹性贴片射出时的光弹性效应，光弹性贴片上任一点的主应力差为：

其中，公式(1)中：

(σ₁)_c、(σ₂)c和(ε₁)_c、(ε₂)_c表示光弹性贴片的主应力和主应变；

(σ₁)_p、(σ₂)_p和(ε₁)_p、(ε₂)_p表示被测构件表面对应点的主应力和应变；

n为等差线条纹级数；

f_σ为光弹性贴片的应力条纹值；

h为光弹性贴片厚度。

7.根据权利要求6所述的试件表面主应力测试方法，其特征在于，通过广义虎克定律分析应力应变关系：

其中，在公式(3)中：

E_c和E_p分别为光弹性贴片和被测构件材料的弹性模量；

μ_c和μ_p分别为光弹性贴片和被测构件材料的泊松比。