O Relatório Fotoelasticidade

Desenvolvimento :

        

ENSAIO FOTOELÁSTICO

A passagem da luz polarizada transmitida pelo polariscópio através de um material fotoelástico sob tensão irá gerar franjas luminosas, formando desenhos que podem ser medidos e que determinarão, por meio de relações matemáticas precisas, as tensões e deformações presentes no material.

Luz polarizada

É a luz produzida através de um equipamento chamado "polarioscópio", onde a interação entre os modelos de tensão e a luz polarizada produzem padrões característicos, conhecidos como "padrões de tensões" ou franjas. Esses padrões são as informações fornecidas para analise de tensões no componente.

Franjas

         As franjas se dividem em isóclinas, que fornece informações sobre as tensões principais, e isocromáticas onde é possível obter o angulo entre as tensões principais.

Material birrefringente

         “Os materiais fotoelásticos são denominados materiais birrefringentes. Eles apresentam diferentes índices de refração segundo os planos das tensões principais. [...] A escolha do material adequado par uma análise fotoelástica é de suma importância. Não existe um material ideal, sendo que os materiais existentes, ditos materiais fotoelásticos apresentam vantagens e desvantagens.”

Equipamentos

O polariscópio é o equipamento básico utilizado em um ensaio de fotoelasticidade, podendo ser plano ou circular dependendo do seu arranjo de lentes. É composto por uma fonte de luz (branca ou monocromática) dois polarizadores de luz plana (analisador e polarizador) e dois polarizadores de luz circular (para o caso de polariscópio circular).

MÉTODO NUMÉRICO

É um método computacional no qual um o componente é discretizado (subdividido) em pequenos elementos os quais possuem as mesmas propriedades de do componente original. Através de equações diferencias resolvidas por modelos matemáticos é possível obter o resultado desejado.

Para sua utilização é necessário uma estação de trabalho composta por computadores e softwares. Esses equipamentos são somente operados por profissionais capacitados.

Problema :

Em sala de aula foi abordado um problema em uma análise de tensão, aparentemente a imagem apresentada, que possui as franjas com seus respectivos números de ordem, contém um número de franja de forma equivocada já que é apresentado uma “franja 19” e  se considerarmos o método numérico da resistência dos materiais são obtidos valores diferentes de tensão da análise fotoelástica, tanto quando a placa está engastada em 101,60 mm e quando consideramos um problema estaticamente indeterminado, deixando a placa “livre” por 196,85 mm de largura. Os cálculos abaixo apresentam essa diferença numérica :

Portanto é comprovado que a franja em questão não se trata da “franja 19”, mas possivelmente uma “franja 10”, chegando a valores mais próximos aos métodos numéricos como apresentado abaixo :

Resultados :

        Procedeu-se o ensaio dos três corpos de prova disponíveis observando-se as variações da tensão ao longo do material. Foi fornecido pelo fabricante do material que o índice de refringência era C = 7 kPa m/franja.

        O primeiro corpo de prova ensaiado não apresentava entalhes e possuí largura de 38,40 mm e espessura de 3,00 mm :