Application of photostress method in stress analysis of a rotating disc

Aplicación del método de fotoesfuerzo en el análisis de tensiones de un disco giratorio

El artículo presentado demuestra la aplicación del método PhotoStressR en el análisis de tensiones de un disco giratorio de espesor constante, fabricado con un material fotoelástico PS-1A. Se observaron franjas isoclínicas en el disco giratorio utilizando luz polarizada lineal a 5 000 revoluciones por minuto. Las observaciones se llevaron a cabo bajo el parámetro de ángulo 0 o a 90 o con aumento de 10 o. A partir del conjunto de líneas isoclínicas obtenidas se elaboró un conjunto de líneas isostáticas de los conjuntos I y II. Durante el aumento gradual de las rotaciones del disco giratorio hasta 17 000 RPM, y con luz polarizada circular, observamos la distribución de coloridas franjas isocromáticas en el disco giratorio. El campo de franjas isocromáticas, obtenido experimentalmente, a 15 000 RPM se comparó con el campo obtenido mediante un análisis numérico.

INTRODUCCIÓN

El método PhotoStress® es un método experimental de la mecánica, que se utiliza tanto en análisis de tensiones estáticas como dinámicas [1]. Se utiliza un revestimiento fotoelástico en el que, cuando se carga y se ilumina con luz polarizada procedente de un polariscopio de reflexión, se produce el fenómeno de birrefringencia con las características franjas isocromáticas de colores. En lo que respecta a los análisis de tensiones estáticas, se utiliza la fuente clásica de luz blanca. En cuanto al análisis dinámico de tensiones, se aplica la luz estroboscópica. Además de la visualización de los desplazamientos de tensiones, el método permite cuantificar las tensiones en cada punto de la superficie analizada. Los principios fundamentales y los procedimientos de las mediciones y la determinación de las direcciones, así como las magnitudes de las tensiones normales principales individuales en cada punto de la superficie analizada por medio del método PhotoStress® se indican en las publicaciones enumeradas [2-5]. El objetivo del presente artículo es señalar las posibles aplicaciones del método PhotoStress® en los análisis dinámicos de tensiones. Lo anterior se presenta en un disco giratorio de espesor constante, fabricado con material fotoelástico PS-1A.

PARTE EXPERIMENTAL Y RESULTADOS

Utilizando chorro de agua, el disco giratorio de espesor constante 3,125 mm fue cortado de plano, placa ópticamente sensible, de material fotoelástico PS-1A, en dimensiones de acuerdo con la Figura 1.

El revestimiento fotoelástico PS-1A presenta una sensibilidad perfecta que permite su uso en el análisis de tensiones tanto en la zona elástica como en la elástico-plástica. Se distribuye con una capa de reflexión en la cara posterior. Las características ópticas y físicas del revestimiento fotoelástico PS-1A se enumeran en la Tabla 1 [4].