焦散線法

　　實驗應力分析方法的一種。將一束鐳射垂直照射在一塊透明薄板試件上，如果試件承受載荷而引起厚度變化，則從試件的前後表面反射和折射的光線就會相互幹涉而形成明亮條紋。如在試件的前面或後面一定距離處，在和試件平面平行的位置上放一幅螢幕，即可在螢幕上觀察到一條清晰的曲線──焦散線。利用焦散線測量應變（或應力）奇異性的方法，稱為焦散線法。含邊緣裂紋的有機玻璃試件在拉伸載荷下產生的焦散線（圖1），

由兩部分組成：①圍繞裂紋前緣的密集條紋，它是由高應變區使得光線急劇偏離所引起的；②包絡密集條紋的外圍；相當於試件的彈性變形部分。這兩部分由一條清晰的包絡線隔開。圖2是裂紋周圍形成的主包絡線。

　　對於平行的入射光，裂紋的應力強度因子為：

　　　　　　　　　　K＝Cb^5/2，

式中C為總體常數；b為平行光束入射時垂直於裂紋的主包絡線的寬度。從上式可以看出，根據試件的各項有關參數和試件材料的光學常數求出總體常數後，隻須測出垂直於裂紋的主包絡線的寬度b，即可算出裂紋的應力強度因子K。

　　1964年，P.馬諾吉曾用光學陰影法對含裂紋的有機玻璃拉伸試件進行裂紋尖端塑性區的實驗研究，認為裂紋周圍的陰影是由這些不連續區引起的光的偏離所造成的。1970年，P.S.泰奧卡裡斯采用激光光源，獲得瞭裂紋尖端的焦散線圖（圖1），並提出裂紋應力強度因子的關系式，使焦散線法發展成為測量奇異變形的一種方法。

　　此法所用的光學測量系統，有透射和反射兩種形式（圖3），都采用相幹性良好的激光光源。屏幕上顯示的焦散線圖可用照相機拍攝下來。

　　焦散線法已用於測量裂紋尖端的塑性區和應力強度因子，測量角隅區（如銳角、直角或鈍角部位）的應力奇異性，測量兩物體間的接觸應力，研究復合材料物體結合區的應力強度，采用高速攝影機研究動態裂紋的擴展和動態應力強度因子等。焦散線法不僅可用於透明材料的模型試驗，並有可能用於實物的測量。這是一種具有發展潛力的實驗方法。

　　

參考書目

　G.S.Holister，ed.，Developments in Stress Analysis，Applied Science Pub.，London，1979.