A Holografia Digital (HD) é uma ferramenta acessível, rápida e eficiente para análise de efeitos mecânicos em materiais fotoelásticos. Esses materiais apresentam a propriedade da dupla refração, ou birrefringência, quando submetidos a esforços externos e, como consequência, os efeitos dos estados de polarização da luz transmitidos através de sua estrutura podem ser utilizados na análise das distribuições de tensões. As técnicas holográficas tradicionais não possibilitam o armazenamento das fases da onda de luz e, portanto, dificultam a análise quantitativa do campo de tensões e deformações nesses materiais. A Holografia Digital permite contornar essa dificuldade por meio de processos que utilizam diretamente as fases da onda de luz armazenadas. A partir de um interferômetro com duas ondas de referências ortogonalmente polarizadas é possível obter hologramas simultâneos que, ao serem subtraídos durante um processo de reconstrução holográfica digital por método da transformada de Fresnel, fornecem diretamente as diferenças de fases. Dessa forma, a HD mostra ser uma alternativa na análise de problemas em diversas áreas, pois possibilita, através de uma única captura, obter informações sobre as propriedades ópticas e mecânicas dos sistemas de interesse. O objetivo desse trabalho foi, além do desenvolvimento instrumental, criar um método para obtenção das distribuições de tensões que surgem nos materiais fotoelásticos e validá-lo por comparação, tanto com um modelo teórico a partir de fundamentos do método de Elementos Finitos associado à Fotoelasticidade quanto com um método experimental de Fotoelasticidade RGB. Com os procedimentos do método proposto, determinou-se as distribuições de tensões em uma amostra fotoelástica acoplada a uma peça metálica para observar a aplicabilidade do método. Essas etapas levaram a resultados que apontam a possibilidade de se utilizar técnicas e métodos holográficos digitais no estudo das propriedades de materiais fotoelásticos. / The Digital Holographic (DH) is an handy, fast and efficient tool to obtain the stresses distributions in Photoelastic materials. These materials present the double refraction phenomenon also named temporary birefringence when subjected to external forces, therefore, the effects in polarization state of the light transmitted through the structure can be used to analyze the stress distribution. Traditional holographic techniques do not allow the storage phase of the light wave dificulting the analyze these of the distributions. Digital Holographic allows to overcome these difficulties by processes that obtain directly of the storage phase of light. The holographic apparatus applied to generate the holograms registered the interference between two orthogonally polarized reference waves and an object wave transmitted through the samples. The resulting phase maps were reconstructed numerically by the Fresnel transform method. Thereby, the DH is an alternative for the study of problems in several fields, because it allows, through a single capture, to obtain information about the optical and mechanical properties of the systems of interest. The objective of this work was, besides instrumental development, create a method in Digital Holography to obtain the stresses distributions in Photoelastic materials and validate it by comparisions between the theorical Finite Element Method associated with Photoelasticity with the experimental method of Photoelasticity RGB. The procedures of the proposed method were used for determine stresses distributions in a Photoelastic sample with a metal part coupled in your superior base to verified its aplicability. Together, these results demonstrate the possibility of using digital holographic techniques and methods for studying mechanical properties of the Photoelastic materials.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-22102016-154751 |
| Date | 03 October 2016 |
| Creators | Silva, Sidney Leal da |
| Contributors | Muramatsu, Mikiya |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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