正交光弹性成像用于透明立方块中的三维应力估计

传统的光弹性方法在很大程度上局限于二维应力可视化，缺乏能够在低应力水平下以高灵敏度捕捉三维力相互作用的技术，这种能力对于生物力学和动态力分析至关重要。本研究发展并演示了一种立方体光弹性模型，使其能够从三个正交视图中获得准确的干程估计，为重建三维应力状态提供了基础。制造并检查了一个无预应力的透明低弹性环氧树脂立方体，采用组合透射和反射光弹性成像方法。在单个施加载荷下，记录了三个互相正交的等色差斑纹场。图像分析采用峰谷强度法提取亚干程阶数，以解决噪声最小的低应力情况。立方块在所有方向上均产生高质量的斑纹图案，使其能够分离切向应力和法向应力分量。独立的正交视图确认了方向灵敏度，并在低载荷下得到一致的干程估计，响应时间为十微秒级。这些结果建立了一种从正交视图进行三维光弹性应力测量的实用方法，为全向量力重建开辟了道路，具有广泛的生物医学应用前景和动态载荷研究潜力。