Fotoelasticidad

Fotoelasticidad  •

¿Qué es la fotoelasticidad?

La fotoelasticidad se define como una técnica a base de experimentos que sirve para la medición de esfuerzos y deformaciones de un elemento. Para la realización de estos experimentos se utiliza luz, que dibua fi!uras, sobre un material que normalmente es transparente, como por eemplo acr"lico, mientras estos materiales est#n siendo sometidos a esfuerzos. •

Principios $#sicos.

%ste método se basa en el aprovec&amiento de la propiedad de birrefri!encia que presentan al!unos materiales transparentes. Pero, ¿Qué es la birrefri!encia? La birrefri!encia es una propiedad por la cual un rayo de luz que pasa a través de un material birrefrin!ente desarrolla dos "ndices de refracción. Los materiales birrefri!entes forman cristales uniaxiales y bas#ndose en la comparación de los "ndices, se pueden caracterizar como cristales uniaxiales positivos o ne!ativos.  La propiedad de birrefri!encia o doble refracción la experimentan muc&os cristales ópticos. 'in embar embar!o !o,, una una pecul peculiar iarida idadd parti particul cular ar de los mater material iales es fotoe fotoel#s l#stic ticos os es que que la propie propiedad dad la desarrollan sólo con la aplicación aplicación de un esfuerzo, esfuerzo, y la ma!nitud de sus "ndices refractivos refractivos en cada punto del material est# directamente relacionada con el campo de esfuerzos en ese punto. La fotoelasticidad &a sido empleada extensivamente para analizar una !ran variedad de estudios de esfuerzos e incluso como técnica auxiliar en el dise(o, esto se dio muc&o particularmente antes de que se desarrollaran las técnicas numéricas tales como el método del elemento finito y el de elemento frontera.

Sustitución de Fotoelasticidad por el Análisis del “Elemento Finito” %n esencia se trata de una técnica que sustituye el problema diferencial por otro al!ebraico. Para ello &ace uso de la )discretización) o subdivisión de una re!ión sobre la cual est#n definidas las ecuaciones en formas !eométricas simples denominadas elementos finitos. Las propiedades materiales y relaciones !obernantes en estos elementos se expresan en función de los valores desconocidos en las )esquinas) de los elementos. *na de las ventaas de este método es su facilidad de implementación en un soft+are, que a su vez, es una condición b#sica para su utilización, ya que para la resolución de un problema en particular, se deben efectuar un nmero muy elevado de operaciones para resolver sistemas al!ebraicos de cientos o miles de ecuaciones. %l método fue !eneralizado para la solución aproximada de problemas de an#lisis de tensión, fluo de fluidos y transferencia de calor. %n sus principios el método de los elementos finitos no lle!ó masivamente a la pr#ctica de la in!enier"a debido a la no disponibilidad de computadoras, pero actualmente la situación es diferente, pues las computadoras actuales soportan sin problemas poderosos pro!ramas que realizan este an#lisis. Precisamente porque es un método m#s preciso y con la disponibilidad de soft+are que puede resolver f#cilmente un sistema tan compleo como este, es que se utiliza en lu!ar de la prueba de fotoelasticidad.

¿Qué se vio en la práctica? %n la pr#ctica se observaron - piezas de acr"lico, las cuales estuvieron suetas a un esfuerzo de flexión. %n ellas se observó a través del cristal del frente como el acr"lico se oscurec"a en las partes donde se concentraban los esfuerzos.

%n las - foto!raf"as observamos que la parte obscura se encuentra principalmente en las discontinuidades de la pieza, esto indica los esfuerzos concentrados.