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Photoélasticimétrie : voir les contraintes mécaniques avec l'optique : 5 étapes (avec photos)
Photoélasticimétrie : voir les contraintes mécaniques avec l'optique : 5 étapes (avec photos)

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Vidéo: Cours d'Optique : Polarisation 4/4 2024, Juillet
Anonim
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Réaliser les cadres
Réaliser les cadres

La photoélasticimétrie est un moyen de visualiser les déformations dans les matériaux. Dans ce Instructable, nous verrons comment vous pouvez faire des échantillons pour déterminer expérimentalement la répartition des contraintes dans certains matériaux sous charge mécanique !

Étape 1: Quelques explications sur le fonctionnement

Un matériau "biréfringent" est un matériau dans lequel l'indice de réfraction (c'est-à-dire la vitesse de la lumière) dépend de la polarisation et de la direction de propagation de la lumière.

Lorsque vous appliquez une certaine contrainte mécanique, la biréfringence du matériau change localement en fonction de la contrainte, et à certains endroits, elle agit comme une "plaque d'onde" qui modifie l'état de polarisation de la lumière.

Un « polariseur » est un composant optique qui ne laisse passer que certains types de polarisation. Si vous superposez deux polariseurs de type "linéaire" orientés dans les directions perpendiculaires, la lumière sera bloquée mais si vous ajoutez une "plaque d'onde" judicieusement orientée entre eux, la lumière passera à travers et vous verrez de la lumière.

La combinaison de ces deux effets permet de voir en temps réel différentes couleurs qui passent ou non (car la modification de polarisation dépend aussi ici de la longueur d'onde de la lumière)

Pour mieux comprendre comment une lame d'onde permet de changer la polarisation de la lumière, vous pouvez lire l'article suivant:

en.wikipedia.org/wiki/Waveplate

L'article sur la photoélasticité va aussi plus loin que mon explication légère:

en.wikipedia.org/wiki/Photoélasticité

Étape 2: Construisez des cadres mécaniques pour appliquer une contrainte aux pièces en plastique

Voici quelques cadres et échantillons que j'ai imaginés pour visualiser les cadres

Étape 3: Réalisez les cadres

Réaliser les cadres
Réaliser les cadres
Réaliser les cadres
Réaliser les cadres

Grâce à un I. U. T. Fablab de la ville de Cachan (au sud de Paris), l'InnovLab (https://innovlab-iut-cachan.blogspot.com/), j'ai eu la chance d'avoir accès à une découpeuse au jet d'eau afin de réaliser les cadres !

innovlab-iut-cachan.blogspot.com/2018/10/po…

Si vous voulez faire la même chose, vous pouvez les couper à l'eau ou peut-être utiliser d'autres types de C. N. C. usinage. Ici, j'ai utilisé un matériau en aluminium de 12 mm d'épaisseur.

Ensuite, vous pouvez percer des trous et les tarauder pour ajouter des vis qui vous aideront à presser les échantillons. Vous pouvez également réaliser une structure déformable mécanique qui pressera localement votre échantillon.

Étape 4: Réaliser les échantillons

Réaliser les échantillons
Réaliser les échantillons

Vous pouvez également découper des échantillons (des barres, ou une tour Eiffel) dans du plastique (j'ai utilisé avec succès une feuille de Polycarbonate de 7 mm d'épaisseur, le verre fonctionne aussi mais se casse plus facilement)

Étape 5: Profitez de vos expériences

Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences
Profitez de vos expériences

Placez votre échantillon dans le cadre et visualisez-le entre un écran L. C. D. écran (qui émet de la lumière polarisée) et un polariseur (j'ai le mien ici:

Ensuite, appliquez votre souche et regardez les couleurs changer.

Prendre plaisir !

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