Spannungsoptik

Die vorliegende zweite Auflage muBte praktisch vollstandig neu geschrieben und aus GrUnden des Umfangs auf zwei Bande verteilt werden. Band 1 enthalt die theoretischen und verfahrenstechnischen Grundlagen und die mehr klas sischen Verfahren der ebenen und raumlichen Spannungsoptik. Band 2 behandelt spezielle Verfahren, Anwendungen und neuere Entwicklungen. Auch in der zweiten ~uflage wurden aus GrUnden der Tradition, in Anlehnung an die bekannten AusdrUcke "photoelasticity" und "photoelasticite", und nicht zu letzt wegen der meist vorausgesetzten strengen Proportionalitat zwischen Span nungen und Dehnungen die Bezeichnungen "Spannungsoptik", "spannungsoptische Untersuchungen" usw. beibehalten, obgleich physikalisch die Dehnungen das Pri mare darstellen und daher "Dehnungsmessungen mit optischen Hilfsmitteln", "Dehnungsoptik" o.a. richtiger ware. ~m vorliegenden Band 1 werden die Grundlagen der Spannungsoptik beschrieben mit den vier Kapiteln "Theoretische und verfahrenstechnische Grundlagen", "Versuchs- und MeBtecimik", "Ebene Spannungsoptik" und "Raumliche Spannungs optik". Kapitel 1 enthalt die wichtigsten elastizitatstheoretischen und optischen Grundlagen, eine ausfUhrliche Darstellung der spannungsoptischen Zusammenhan ge, insbesondere der Grundgesetze, der Isochromaten und der Isoklinen, und die spannungsoptischen Modellgesetze. Zu der sowohl in der ebenen als auch raumlichen Spannungsoptik benotigten Versuchs- und MeBtechnik gehoren die Modellwerkstoffe, die Modellherstellung und die Modellbelastung. Diese vorwiegend praktischen Teile der spannungsop tischen Grundlagen sind im Kapitel 2 zu finden.

Inhalt

1. Theoretische und verfahrenstechnische Grundlagen.- 1.1 Elastizitätstheoretische Grundlagen.- 1.1.1 Spannungen.- 1.1.1-1 Normal-, Schub- und Hauptspannungen.- 1.1.1-2 Spannungstensor.- 1.1.1-3 Randbedingungen.- 1.1.2 Dehnungen.- 1.1.2-1 Normal-, Schub- und Hauptdehnungen.- 1.1.2-2 Dehnungsrosetten.- 1.1.2-3 Dehnungstensor.- 1.1.3 Ebener Spannungszustand - ebener Formänderungszustand.- 1.1.3-1 Ebener Spannungszustand.- 1.1.3-2 Ebener Formänderungs- oder Verzerrungszustand.- 1.1.4 Geometrische Darstellung des Spannungs- und Dehnungszustandes.- 1.1.4-1 Kurvenscharen zur Beschreibung des Spannungs- und Dehnungszustandes.- 1.1.4-2 Kreis-Darstellungen des Spannungs- und Dehnungszustandes.- 1.1.4-3 Ellipsen- bzw. Eliipsoid-Darstellungen des Spannungs- und Dehnungszustandes.- 1.1.4-4 Polar-Darstellungen des zweiachsigen Spannungs- und Dehnungszustandes.- 1.1.5 Zusammenhang zwischen Spannungen und Dehnungen.- 1.1.5-1 Hookesches Gesetz.- 1.1.5-2 Allgemeine Zusammenhänge.- 1.1.5-3 Ebener Spannungszustand.- 1.1.5-4 Ebener Dehnungszustand.- 1.1.6 Differentialgleichungen des Gleichgewichtes in der Ebene.- 1.1.7 Scheiben, Platten, Schalen und Membrane.- 1.2 Optische Grundlagen.- 1.2.1 Natur des Lichtes.- 1.2.1-1 Korpuskulartheorie - Wellentheorie.- 1.2.1-2 Natürliches und polarisiertes Licht.- 1.2.1-3 Weißes und monochromatisches Licht.- 1.2.2 Die wichtigsten optischen Erscheinungen.- 1.2.2-1 Lichtausbreitung.- 1.2.2-2 Reflexion und Brechung bei optisch isotropen Medien.- 1.2.2-3 Brechung in anisotropen Medien. Natürliche und künstliche Doppelbrechung.- 1.2.2-4 Optisch aktive Stoffe.- 1.2.2-5 Interferenz.- 1.2.2-6 Beugung - Streuung.- 1.2.3 Linear, zirkular und elliptisch polarisiertes Licht.- 1.2.4 Polariskope.- 1.2.4-1 Aufbau und Wirkungsweise von Polariskopen.- 1.2.4-2 Anisotrope, doppelbrechende Medien in Polariskopen.- 1.2.4-3 Zusammenstellung verschiedener Polariskope.- 1.3 Spannungsoptische Grundlagen.- 1.3.1 Spannungsoptisches Gesetz.- 1.3.1-1 Zweidimensionale (ebene) Spannungsoptik.- 1.3.1-2 Isochromaten (Farbgleichen) und Isoklinen (Richtungsgleichen).- 1.3.1-3 Spannungsoptische Konstante - Eichung.- 1.3.1-4 Modelldicke.- 1.3.1-5 Einfarbiges und weißes Licht.- 1.3.1-6 Hilfsmittel der Kristalloptik.- 1.3.1-7 Sekundäre Hauptspannungen.- 1.3.1-8 Dreidimensionale (räumliche) Spannungsoptik.- 1.3.2 Isochromaten.- 1.3.2-1 Allgemeines.- 1.3.2-2 Isochromaten und Spannungen an lastfreien Rändern.- 1.3.2-3 Singuläre und isotrope Punkte.- 1.3.2-4 Bestimmung der Isochromatenordnung.- 1.3.2-5 Vervielfachung und Verschärfung von Isochromaten.- 1.3.2-6 Beispiele von Isochromaten.- 1.3.3 Isoklinen und Hauptspannungslinien.- 1.3.3-1 Entstehung von Isoklinen.- 1.3.3-2 Spannungsoptische Bestimmung der Isoklinen.- 1.3.3-3 Allgemeine Eigenschaften von Isoklinen.- 1.3.3-4 Isoklinen und Hauptspannungslinien an singulären und isotropen Punkten.- 1.3.3-5 Konstruktion der Hauptspannungslinien aus den Isoklinen.- 1.3.3-6 Allgemeines über Hauptspannungslinien.- 1.3.3-7 Beispiele von Isoklinen und Hauptspannungslinien.- 1.4 Modellgesetze.- 1.4.1 Einführung in die Modelltechnik.- 1.4.1-1 Allgemeines.- 1.4.1-2 Physikalische Ähnlichkeit.- 1.4.1-3 Zur Ermittlung von Modellgesetzen.- 1.4.2 Strenge, erweiterte und angenäherte statische Ähnlichkeitsgesetze.- 1.4.2-1 Strenge Ähnlichkeit.- 1.4.2-2 Erweiterte und angenäherte Ähnlichkeit.- 1.4.3 Modellgesetze für Sonderfälle.- 1.4.3-1 Stabilitätsprobleme.- 1.4.3-2 Rotationsprobleme.- 1.4.3-3 Eigengewichtsprobleme.- 1.4.3-4 Schwingungen, Wellen und Stoßprobleme.- 1.4.3-5 Berührungsprobleme.- 1.4.3-6 Verbundprobleme.- 1.4.3-7 Thermoelastische Probleme.- 1.4.4 Das De Saint Venantsche Prinzip.- 1.4.5 Maßstabsfragen und Fehler bei spannungsoptischen Versuchen.- 1.4.5-1 Überblick.- 1.4.5-2 Maßstabsfehler.- 1.4.5-3 Versuchstechnische Fehler.- 1.4.6 Übertragung auf die Hauptausführung unter Berücksichtigung des Werkstoffverhaltens.- 1.4.6-1 Allgemeines.- 1.4.6-2 Übertragung bei statischen Beanspruchungen.- 1.4.6-3 Übertragung bei dynamischer Beanspruchung.- 2. Versuchs- und Meßtechnik.- 2.1 Überblick.- 2.2 Modellwerkstoffe.- 2.2.1 Einführung.- 2.2.2 Charakteristische Größen zur Kennzeichnung spannungsoptischer Modellwerkstoffe.- 2.2.2-1 Allgemeine Anforderungen an einen idealen Modellwerkstoff.- 2.2.2-2 Elastizitätsmodul und Querdehnungszahl.- 2.2.2-3 Spannungsoptische Konstante bzw. Empfindlichkeit.- 2.2.2-4 Dehnungsoptische Konstante bzw. Empfindlichkeit.- 2.2.2-5 Interferenzoptische Konstante.- 2.2.2-6 Zulässige Spannungen.- 2.2.2-7 Empfindlichkeit gegen Randeffekt.- 2.2.2-8 Relative optische Kriechgeschwindigkeit.- 2.2.2-9 Temperatur für den Einfrierversuch.- 2.2.2-10 Zug-, Druck- und Biegefestigkeit.- 2.2.2-11 Dauer- und Zeitstandfestigkeit, Zeitdehngrenze.- 2.2.2-12 Schlag- und Kerbschlagzähigkeit.- 2.2.2-13 Härte.- 2.2.2-14 Dichte.- 2.2.2-15 Brechungsindex.- 2.2.2-16 Thermische Eigenschaften.- 2.2.3 Einfluß der Temperatur.- 2.2.3-1 Allgemeines zur Temperaturabhängigkeit der wichtigsten spannungsoptischen Kenngrößen.- 2.2.3-2 Das Einfrierverfahren.- 2.2.3-3 Wärmebehandlung spannungsoptischer Modellwerkstoffe.- 2.2.4 Einfluß der Zeit.- 2.2.4-1 Kriechen.- 2.2.4-2 Periodische Be- und Entlastung, Schwingungsbeanspruchung.- 2.2.4-3 Stoßbeanspruchung.- 2.2.5 Nulleffekte.- 2.2.5-1 Allgemeines.- 2.2.5-2 Randeffekte.- 2.2.5-3 Schlieren.- 2.2.5-4 Bearbeitungsspannungen.- 2.2.6 Ergänzungen zur Erklärung der polarisationsoptischen Phänomene aus dem Aufbau der Kunststoffe.- 2.2.6-1 Allgemeines über Kunststoffe und ihre Einteilung.- 2.2.6-2 Beschreibung einiger mechanischer und optischer Phänomene aus dem Aufbau der Kunststoffe.- 2.2.7 Zusammenstellung der wichtigsten Modellwerkstoffe.- 2.2.7-1 Überblick.- 2.2.7-2 Epoxidharze.- 2.2.7-3 Polyesterharze.- 2.2.7-4 Phenolformaldehydharze.- 2.2.7-5 Acrylharze.- 2.2.7-6 Sonstige Modellwerkstoffe.- 2.3 Modellherstellung.- 2.3.1 Ausgangsmaterial.- 2.3.2 Spanabhebende Bearbeitung.- 2.3.2-1 Allgemeines.- 2.3.2-2 Sägen, Feilen, Fräsen, Drehen und Bohren.- 2.3.3 Schleifen und Polieren.- 2.3.4 Gießen.- 2.3.4-1 Gießformen.- 2.3.4-2 Ergänzungen zum Gießen von Scheiben bzw. Platten und von räumlichen Modellen.- 2.3.5 Kleben.- 2.4 Modellbelastung und Versuchs technische Hilfsmittel.- 2.4.1 Belastung ebener u…