Fotoelasticidad

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República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Universidad Nacional Experimental Politcnica !"ntonio #os de $ucre% Vicerrectorado Bar&uisimeto ' Edo( Lara Asignatura: Resistencia de Materiales Bar&uisimeto) Noviembre del *+,- 1 INTRODUCCIÓN .oda /abricación) construcción entre otras) necesita componentes & soporten las di/erentes /uerzas & actuaran sobre ella) para as0 desempe1arse de la manera m2s óptima en el traba3o al &ue est sometida( Para lo4rar &ue estos componentes ten4an las propiedades necesarias para desenvolverse en su puesto deben llevarse a cabo una serie de pruebas en las cuales se determinen con exactitud las propiedades del material de /abricación de la misma( Entre estas pruebas se encuentran la /otoelasticidad( Principio de la /otoelasticidad es una tcnica ampliamente usada en todos los campos para determinar con precisión de/ormaciones super/iciales para analizar los es/uerzos en una parte o estructura durante ensa5os est2ticos o din2micos( Existen dos mtodos de realizar el ensa5o de /otoelasticidad6 transmisión o re/lexión( El primero consiste en reproducir la pieza o estructura de estudio con un material birre/rin4ente) el se4undo 5 m2s usado últimamente consiste en ad7erir un pl2stico especial sensible al es/uerzo en la parte de estudio( 8uando se aplican las car4as de prueba) se ilumina la pieza de ensa5o con una luz polarizada desde un polariscopio( 8uando se ve a travs del polariscopio) los es/uerzos se muestran en colores) se revela la distribución total de es/uerzos 5 se determinan las 2reas de altos es/uerzos( 2 ÍNDICE   Pag. Introducción………………………………………………………………………… …………………………. 2 Fundamentos teóricos de la prueba………………………………………………………………… 4 Elementos de un Banco fotoelastico y función de cada uno…………………………….. 5 Ensayo para dos y tres dimensiones……………………………………………………………….. 8 rocedimiento para determinar los esfuer!os normales y trans"ersales en un punto cual#uiera de la muestra……………………………………………………………………………… … $ %ateriales m&s comunes empleados para las muestras y sus caracter'sticas…. 1( )enta*as de este ensayo respecto a cual#uier otro ensayo #ue lo+ra los mismos "alores……………………………………………………………………………… …………………………… 11 ,ódi+o de colores para determinar la ma+nitud de los esfuer!os……………………. 12 ara #ue se "ar'a el &n+ulo de incidencia de la lu! en el banco fotoel&stico…….. 12 ,onclusión………………………………………………………………………… …………………………….. 1 Biblio+raf'a………………………………………………………………………… ……………………………. 14  ne/os……………………………………………………………………………… …………………………….. 15 4 FOTOELASTICIDAD FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA PRUEBA La /otoelasticidad es una tcnica alternativa a la extensometr0a 5 es utilizada para determinar es/uerzos sobre los materiales( Esta tcnica se basa en la utilización de una /uente luminosa) lentes polarizadoras de luz 5 un material transparente no cristalino 5 óptimamente isotrópico &ue es capaz de modi/icar su 0ndice de re/racción cuando es de/ormado 9material birre/rin4ente:( 8uando un material birre/rin4ente es sometido a es/uerzos ba3o la presencia de luz blanca polarizada) el vector de luz se descompone en dos componentes orto4onales con di/erentes velocidades) 5 aparece una serie continua 5 sucesiva de bandas de colores llamadas l0neas isocrom2ticas( 8ada banda representa un nivel di/erente de birre/rin4encia correspondiente a la de/ormación del ob3eto( Es una tcnica experimental para la medición de es/uerzos 5 de/ormaciones( El mtodo se basa en la propiedad de la birre/rin4encia ex7ibida por  ciertos materiales transparentes( Birre/rin4encia es una propiedad &ue un ra5o de luz &ue pasa a travs de un material birre/rin4ente experimenta dos 0ndices de re/racción( La propiedad de la birre/rin4encia se observa en muc7os cristales ópticos . .ras la aplicación de tensiones) materiales /otoel2sticos ex7iben la propiedad de birre/rin4encia) 5 la ma4nitud de los 0ndices de re/racción en cada punto en el material est2 directamente relacionada con el estado de tensiones en ese punto( La in/ormación tal como es/uerzo cortante m2ximo 5 su orientación est2n disponibles mediante el an2lisis de la birre/rin4encia con un instrumento llamado polariscopio( 8uando un ra5o de luz pasa a travs de un material /otoel2stico) sus componentes de ondas electroma4nticas se resuelve a lo lar4o de las dos direcciones de los es/uerzos principales 5 cada uno de estos componentes experimenta di/erentes 0ndices de re/racción debido a la birre/rin4encia( La di/erencia en los 0ndices de re/racción conduce a un retraso de /ase relativo 5 entre los dos componentes( $uponiendo una muestra del4ada 7ec7a de materiales isotrópicos) donde /otoelasticidad bidimensional es aplicable( La ma4nitud del retraso relativa viene dada por la le5 de estrs óptica6 donde es el retraso inducido) 8 es el coe/iciente de es/uerzo;óptica) t es el espesor  de la muestra) s, 5 s* son las primera 5 se4unda tensiones principales) respectivamente( El retraso cambia la polarización de la luz transmitida( El polariscopio combina los di/erentes estados de polarización de las ondas de luz antes 5 despus de pasar la muestra( Debido a la inter/erencia óptica de las dos ondas) un patrón de /ran3as se revela( El número de orden de /ran3a N se denota como &ue depende de retraso relativo( "l estudiar el patrón de /ran3as se puede determinar el estado de estrs en varios puntos en el material( Para materiales &ue no muestran comportamiento /otoel2stico) todav0a es posible para estudiar la distribución de la tensión en dic7os materiales( La primera etapa es la construcción de un modelo utilizando materiales /otoel2sticos) &ue tiene una 4eometr0a similar a la estructura real a ser  investi4ado( La car4a se aplica a continuación) de la misma manera para ase4urar &ue la distribución de tensiones en el modelo es similar a la tensión en la estructura real( ELEMENTOS DE UN BANCO FOTOELÁSTICO Y FUNCIÓN DE CADA UNO La parte in/erior de la se4undos( Ener40a del /las76 *(? #ulios( Dado &ue en el tipo de material &ue se va a utilizar para el espcimen) la velocidad de pro5ección de la onda es del orden de *+++ m@se4) la in/ormación &ue se obtiene reco4e un posible desplazamiento de las l0neas isocrom2ticas de +(* mm() lo &ue se puede considerar su/iciente para el an2lisis &ue se realiza( La !r"&$ta. Dado &ue se trata de un impacto de ba3a ener40a 5 &ue el tama1o de 4rieta est2 condicionado por el tama1o de la estructura &ue es posible ensa5ar) es deseable m2s &ue nunca disponer de un material /otoel2stico con un valor de /actor de /ran3a lo m2s pe&ue1o posible) 5 &ue al mismo tiempo sea /2cilmente traba3able) /undamentalmente en lo &ue a preparación de 4rietas se re/iere( Esta circunstancia descarta a cierto tipo de materiales como el MaArolon deba3o valor de /actor de /ran3a pero mu5 dúctil) lo &ue 7ace inviable la mecanización de /isuras( $e 7a utilizado "raldlte 8.;*++ con las si4uientes propiedades6 Módulo de Elasticidad6 *+ C4@mm*  Densidad6 ,,*+ C4m; 8oe/iciente de Poisson6 +(