光弹贴片法在混凝土断裂力学中的应用

光弹贴片法是将应变光学灵敏度较高的一种光弹性塑料薄片粘贴在被测构件的表面（图3.7），当构件受力变形时，随构件表面一起变形的贴片就将产生人工双折射效应，用反射式光弹仪观察贴片，就可以得到等差线和等倾线。等差线代表的是等主应变差，而等倾线代表着主应变方向。通过测定贴片随构件表面变形而产生的等差线干涉条纹级数，即可求得该构件表面的应变。

贴片法试验仪器主要有两种，反射式光弹仪和反射式偏光显微镜，前者可用于现场大面积的光弹性贴片测量，后者可用于分析很小的局部区域。光弹性贴片法所用的贴片材料，首先要有较高的应变光学灵敏度；其次，在室温条件下能按零件表面的曲率成形，并在粘贴后不出现初始条纹。为此，通常采用黏度较低的环氧树脂和室温固化剂，并加入适量的稀释剂，制成贴片材料。所用的胶黏剂，一般也要采用室温固化的环氧胶。遇到反光性能较差的零件表面，可在胶黏剂中加入少量铝粉，以增加反射的光强。例如，聚碳酸酯就是一种有效的贴片材料，其性能稳定，具有很好的应变光学灵敏度，但由于其不易按零件表面曲率成形，一般适用于表面平整的构件测试。

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图3.7　反射式光弹仪光路图

光弹贴片法是一种全场观测的分析方法，故能发现难以预计的某些高应变区域，例如装配、加强、焊接所带来的应力集中区。该方法不仅能测量静态的弹性应变，还能测量动态应变、弹塑性应变、残余应变和热应变；不仅能测试金属材料结构，还可测试由混凝土、木材、复合材料、岩石、橡胶等材料制成的结构或零件。光弹贴片法具有实时、直观、精确以及便于保存等优点，光弹仪可记录混凝土试件破坏前裂缝扩展的全过程。因此，在断裂力学研究中，也可用此法测量裂纹尖端弹塑性应变场和裂纹扩展过程。