압축하중을 받는 마름모 판에 대한 영상처리기법을 이용한 광탄성 응력 해석

Abstract

광탄성기법은 주응력 차이와 주응력 방향을 측정할 수 있는 편리한 기법이다. 일반적인 재래식 광탄성기법에서는 광탄성 파라미터를 측정하기 위해서는 수작업으로 한 지점씩 측정해야 하므로 많은 시간이 소요되며 광탄성 데이터 측정과 식별에 숙련이 필요하다. 프린지 위상이동법은 최근에 개발되어 광역학분야에서 프린지 데이터를 측정하고 해석하기 위해 편리하게 사용되고 있다. 이 논문은 photoflex (우레탄고무일종) 재질의 마름모 평판 중심점을 지나는 수평선상의 응력분포를 측정하기 위한 실험적 연구이다. 마름모 평판시편의 수평선상에서는 등경프린지 또는 주응력 방향이 일정하므로 4-버켓 위상이동법의 적용이 가능하다. 이 방법은 원형편광기에서 검광판을 <TEX>$0^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$45^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$90^{\circ}C$</TEX>, 그리고 <TEX>$135^{\circ}C$</TEX> 회전시켜 얻은 4개의 광탄성 프린지를 필요로 한다. 이 방법으로 측정된 실험 결과는 유한요소해석 결과와 정량적으로 비교하였으며, 두 결과가 근접하게 일치되었다. Photoelasticity is a useful technique for obtaining the differences and directions of principal stresses in a model. In conventional photoelasticity, the photoelastic parameters are measured manually point by point. Identifying and measuring photoelastic data is time-consuming and requires skill. The fringe phase shifting method was recently developed and has been found to be convenient for measuring and analyzing fringe data in photo-mechanics. This paper presents an experimental study on the stress distribution along a horizontal line that passes the central point of a rhombus plate made of Photoflex (i.e., type of urethane rubber). The isoclinic fringe and/or principal stress direction is constant on this horizontal line, so a four-bucket phase shifting method can be applied. The method requires four photoelastic fringes that are obtained from a circular polariscope by rotating the analyzer at <TEX>$0^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$45^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$90^{\circ}C$</TEX> and <TEX>$135^{\circ}C$</TEX>. Experimental measurements using the method were quantitatively compared with the results from FEM analysis; the results from the two methods showed comparable agreement.