光弹性材料

用作光弹性实验的理想材料，必须具有较灵敏的应力双折射效应，无色透明，无毒，材质均匀，在受力前是各向同性的；此外，还应具有较高的光学、力学比例极限，较小的初应力和时间边缘效应，较小的光学和力学蠕变，以及加工性能好等。在三维光弹性实验中，还须具有良好的冻结性能，容易铸造和加工。

玻璃是最早用作光弹性模型的材料之一。早在1913年，法国A.-C.-M.梅斯纳热曾用玻璃制成一座完整的桥梁模型，用光弹性法研究其应力分布。英国E.G.科克尔在早期工作中，也曾用玻璃作过光弹性实验。但在以后的大量研究工作中，几乎都用赛璐珞材料。德国G.梅斯梅尔曾用赛璐珞制成一个完整的机车模型。美国M.M.弗罗赫特在20世纪30～40年代所作的光弹性实验，大都用酚醛树脂作模型。进入50年代，开始在光弹性实验中应用环氧树脂，使光弹性法很快进入实用阶段，促进了三维光弹性应力分析的发展。环氧树脂基本满足上述光弹性材料的性能要求，普遍用来制作光弹性模型。但在某些特殊场合，仍可根据实验要求采用其他材料。例如，明胶的光学灵敏度很高，常用于研究自重产生的应力(如坝体和隧洞周围的应力);又如，聚亚胺酯橡胶的弹性模量很低，而光学灵敏度很高，可用于动态光弹性实验，以研究动态应力问题。有时为了特殊需要，也可改变固化工艺、选择不同的原料配合比、采用其他添加剂等，以获得不同性能的模型材料。如加入不同含量的增塑剂，可改变光弹性材料的室温弹性模量；加入白炭黑，可增加散射性，适于用作散光光弹性实验。因此，探索和研制新型光弹性材料及其固化、冻结工艺，是完善光弹性法的一个重要方面。