熱光彈性法
正文
實驗應力分析方法的一種,它是根據光彈性原理,通過透明雙折射模型中的干涉條紋，分析試件中熱應力的方法。它能形象地給出熱應力的分布情況，便於確定熱應力的大小和集中的部位，還能反映熱應力隨溫度變化的動態過程，如熱衝擊和斷裂過程。熱光彈性法是20世紀30年代開始研究的；50年代以來，獲得較快的進展，已用於發動機活塞、氣冷渦輪葉片和壩體等工程實際問題的熱應力分析工作。按照模擬溫度場的不同方式，熱光彈性法有兩種基本方法：
熱模擬法 按照從熱傳導方程、初始條件和邊界條件所得到的熱傳導相似條件，在模型上施加熱載荷，使它獲得和原型相似的溫度場。
對於無熱源的定常溫度場，只須滿足幾何相似和表面溫度相似的條件。對於無熱源的非定常溫度場,則要同時滿足幾何相似、表面溫度相似和時間相似諸條件。對於有熱源的情況，除滿足上述相似條件外，還應滿足熱源的相似條件。模型和原型溫度場的相似條件確定以後，可按熱彈性力學的基本方程，建立熱應力的換算關係。
對於平面應變問題，其關係式為：
；
對於平面應力問題，其關係式為：，
式中E和ν分別為材料的彈性模量和泊松比；α 為線脹係數；ΔT為溫差；下標p和m分別表示原型和模型。此法系用光彈性法確定模型中的熱應力σ嚧，再按上二式中的一式換算成原型中的熱應力σp。
力模擬法 用力或變形等力學量模擬溫度場，以避免在模型上施加熱載荷，而用常溫模型及其測量方法進行熱應力分析。如求變溫物體中某點的熱應力時，可在幾何形狀和約束條件與變溫物體相似的常溫模型的相應點上,在與所要求的應力平行的方向,施加一個集中力或大小相等、方向相反且保持有限間隔的一對集中力，用光彈性法或全息光彈性法測量全場的主應力和。根據這些數據和已知的溫度場，可算出變溫物體中該點的熱位移、熱應變和熱應力。
