Optical Method of Caustics in Fracture Mechanics of Anisotropic Materials

Opticka metoda kaustike jedna je od malobrojnih metoda eksperimentalne mehanike koje je vrlo osjetljiva na promjene deformacija u podrucju velikih gradijenata naprezanja. Pri promatranju prozirnih uzoraka u prolaznom svijetlu ili neprozirnih u reflektiranom, uslijed velikih deformacija u smjeru okomitom na povrsinu tijela, na zaslonu se pojavljuje tamna sjena (kaustika) koja je važna u mehanici loma za zbivanja oko vrska pukotine. U radu je prikazana izvorna refleksijska metoda kaustike razvijena za određivanje koeficijenata intenzivnosti naprezanja za pukotine u mehanicki anizotropnim materijalima kao sto su npr. kompoziti. Izvedena rjesenja za opci mjesoviti nacin, kao kombinacija I i II glavnog nacina otvaranja pukotine, temelje se na geometrijskim opisima otklona reflektiranih zraka svjetla od povrsine koja okružuje vrsak pukotine. Velicina tamne sjene ovisi o velicini opterecenja, a nezin oblik izrazito ovisi o mehanickim svojstvima materijala i o položaju pukotine. Rjesenje za singularnu krivulju koja omeđuje kaustiku ne može biti dano u opcem obliku, pa je opticki efekt potrebno numericki obraditi za svaki slucaj posebno. Nacela metode podrobno su razrađena, ukljucujuci i simulacije koje su jedan korak u postupku određivanja koeficijenata intenzivnosti naprezanja. U analizi optickih ucinaka moguce je primijeniti tehniku mjerenja promjera, odnosno metodu redukcije podataka s eksperimentalne krivulje kaustike. Tijek eksperimentalnih ispitivanja prvog nacina otvaranja, odlucujuceg za ocjenu životnog vijeka konstrukcije, za pukotinu postavljenu u tri karakteristicna položaja pokazan je na polimernom kompozitu ojacanom ugljicnim vlaknima.