光測力學

光測力學是應用光學原理來研究結構應力的一門學科，1852年麥克斯威爾根據1816年布魯斯特發現的人工雙折射效應，在實驗驗證的基礎上總結出了應力——光定律，直接建立了光干涉現象與應力狀態的對應關係。光測彈性力學從此開始了它的發展。應用和開拓新領域的漫長曆程，經過半個多世紀的探索，特別是自從激光器問世以來，全息照相技術的迅速發展及其與光彈性法的結合運用，逐漸形成了一門具有自身特色的獨立性學科——光測力學。

光測應力分析方法可分為光彈性法、全息干涉與散斑干涉法，密柵雲紋法以及它們之間相互滲透所派生出的分析方法。光彈性法的基本原理是：當用具有雙折射效應的透明塑料製成的模型，在荷載作用下置於白光發源的圓偏振光場中，模型中將呈現出一族彩色的干涉條紋圖像，一條顏色相同的條紋上，各點的光程差都相等，故稱之為等色線。等色線上所有的點，其主應力差都相等，因此，等色線也叫做等差線。在平面振光場中，可以獲得確定主應力方向的等傾線。之所以稱為等傾線是因為線上各點的主應力方向都是相同的。光彈性法是光測力學中能夠直接獲得應力的唯一方法，全息干涉、散斑干涉以及密柵雲紋法等光測技術則是用來測定結構變形的有效方法。 ^[1] 

光彈性法是以模型的光學的光學條紋圖顯示出所研究的結構內的力學量的大小和分佈規律。它是一種全場性測量法。將具有雙折射效應的透明塑料製成的結構模型置於偏振光場中，當給模型加上載荷時，即可看到模型上產生的干涉條紋圖。測量此干涉條紋，通過計算，就能確定結構模型在受載情況下的應力狀態。

實驗應力分析方法的一種。漫反射表面被激光照明時，在空間出現隨機分佈的亮斑和暗斑，稱為散斑。散斑隨物體的變形或運動而變化，就可以高度精確地檢測出物體表面各點的位移。這就是散斑干涉法。

所謂雲紋，即指當兩塊刻有密集平行線條的透明板（稱密柵板）重疊起來後，對着亮的背景看去，就會看見有明暗相間條紋出現，這明暗相間的條紋就稱之為雲紋。

密柵雲紋法是一種新的試驗力學方法。它是利用光學相干原理產生的明暗相間的條紋來測量各種機械量和物體的變形規律。它的優點是在於對被測材料無特殊性能要求，能用於各種不同性質的變形測量。方便較簡便，便於用計算機處理。

我國從五十年代開始對光彈性塑料和光彈性儀進行探索研製，並將光彈性技術應用於解決工程結構的應力分析。

六十年代，對應力的量測與補償方法，三維光彈性模型精密鑄造的成型工藝，動應力的光彈性測試技術等開展了廣泛的研究。模擬各種斷層的變彈性模量材料的研究也得到了進一步的發展。

七十年代以來，是我國光測力學處於蓬勃發展的時期，也是在工程研究方面獲得廣泛應用的年代，在這段時間裏，對全息干涉法進行了多方面的探索，並應用於檢測和振動分析，將改進了的光彈性應變計用於水工建築物的現場測試，系統地完善了光測實驗裝置。光測試驗技術已成為工程結構應力分析的一種常規方法。

八十年代光測力學的研究朝着縱深發展，光學濾波與載波的應用及光學信息處理的進展，多脈衝全息照相裝置和多火花光彈儀的研製成功，模型加工製作的機械化以及數據採集與處理的程序化和自動化，為結構光測動、靜力分析提供了必要的條件和開拓了美好的發展前景。 ^[2] 

直觀性強，結構中的應力分佈一目瞭然；能夠迅速得到邊界應力，接觸應力和應力集中的問題迎刃而解；對結構的幾何設計和優化設計經濟、省時且有效；複雜結構和複雜邊界構成的應力分析特別有效；對三維位移測量和無損檢測精確和快捷；非接觸式的現代光學測振，抗干擾性強。

複雜模型製作比較困難，光測力學方法的形成和發展比電測晚，應用有待擴大，現代光測方法的發展非常迅速，各種方法仍需不斷成熟。