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광탄성 응력측정 시스템

전문가 제언: ○ 투명한 탄성체에 외력을 가하면 그 뒤틀림에 의해 응력이 생기며, 광학적 성질이 일시적으로 변화하여 복굴절성을 나타내는 것을 광탄성이라고 한다. 투명체를 뒤틀림 상태에서 편광을 대면 복굴절 현상에 의해 두 개의 편광으로 분해되며, 이들의 분해된 편광이 서로 간섭하여 줄무늬 모양이 나타난다. 이때 복굴절의 비율은 투명체에 생겨 있는 응력과 밀접한 관계가 있다.

○ 비대칭성의 분자배열을 가진 물질에 빛이 입사하면 두 개의 굴절광이 나타나 세기가 같은 두 개의 광선으로 나뉘어 진행되며, 서로 수직적인 진동면을 가진 직선편광이 되어 출현한다. 이 현상은 물질 중에 편광의 방향에 의존하는 두 개의 굴절률이 있게 되어 복굴절이라고 불린다. 다시 말해서 매질 중을 통과한 두 개의 광파에 위상차가 생기는 현상을 말하며, 직선편광에 대한 복굴절을 직선 복굴절이라고 하며, 좌우 원편광인 경우를 원복굴절이라고 한다. 일반적으로 복굴절이라고 할 경우는 직선 복굴절을 나타내는 경우가 많다.

○ 응력측정을 위한 응력의 분포정보를 제공할 수 있는 수법에는 모형 광탄성법(3차원 동결 광탄성을 포함)이나 광탄성 피막법 등의 광탄성법이 있다. 광탄성법에서는 복잡한 모양의 제품에 대해 표면뿐만 아니라 내부의 응력정보가 한 번에 얻어져 응력집중 부위의 위치와 그 응력치를 정도 있게 검출할 수 있는 것이 특징이다.

○ 여기에는 수지 모델이 필요하며, 수지의 두께나 수지막의 두께가 측정감도에 영향을 미치는 등 실구조물의 해석에 제약이나 과제가 남지만 기계나 부품류의 설계 강도 확인이나 고장대책에 있어서는 그 전체의 응력상태를 개관하고, 그 위에 문제가 되는 개소를 다시 상세히 평가하기 위한 유력한 해석법이라고 할 수 있을 것이다.

저자: Mineyuki Hayakawa, Hiroo Sugihara
자료유형: 학술정보