Techniklexikon

Photoelastizität

Festkörperphysik, Deformationsdoppelbrechung, Spannungsdoppelbrechung, eine durch elastische Verformungen hervorgerufene Anisotropie gewisser optisch isotroper Medien. Der Prozess der Bestimmung der Spannungsverteilung in transparenten Modellen komplexer geometrischer Struktur oder komplexer Belastung unter Zuhilfenahme linear polarisierten Lichts wird ebenfalls Photoelastizität genannt.

Setzt man Gläser, transparente Kunststoffe oder andere im Normalzustand nicht optisch doppelbrechende Stoffe einer äusseren Belastung aus, so werden diese doppelbrechend. Die resultierende Doppelbrechung zeigt unter polarisiertem Licht betrachtet klar die Spannungsverteilung beispielsweise eines Modells an (siehe Abb. 1+2). Weiterhin steigt die Grösse der Doppelbrechung gesetzmässig mit wachsender Spannung und kann daher als Mass für die Spannung dienen (elastooptischer Effekt).

Die Beziehung zwischen der Änderung der optischen Konstanten und den Komponenten der Spannung bzw. der Deformation wird durch die photoelastischen Konstanten gegeben.

Photoelastizität 1: Photoelastische Analyse eines glasfaserverstärkten Epoxids unter Belastung.

Photoelastizität 2: Photoelastische Analyse eines Modells unter Belastung. Jedes der farbigen Bänder stellt einen gewissen Grad der Doppelbrechung dar, welche mit der Belastung in der Probe korreliert ist. Aus der Farbe kann also auf den Grad der Doppelbrechung und damit der Belastung entlang dieses Bandes geschlossen werden. Die Spannungstrajektorien stehen senkrecht zu den Bändern, welche Linien konstanter Deformation sind. Dicht beieinander liegende Bänder deuten auf einen grossen Deformationsgradienten hin. Das photoelastische Muster kann also bei korrekter Interpretation der Farben wie eine topographische Karte gelesen werden (mit freundl. Genehmigung der Measurements Group Messtechnik GmbH, Gräfelfing).