Математическая теория термоупругости, как известно, сводится к интегрированию системы дифференциальных уравнений в частных произ-водных при соответствующих граничных условиях. Трудности решения этой задачи во многих случаях непреодолимы, тогда как эксперименталь-ные методы исследования, использующие различные расчетные схемы за-дачи термоупругости, позволяют получить искомый результат. Одним из экспериментальных методов определения напряжений является фотоупру-гий метод.

Этот метод основывается на открытии Дэвида Брюстера: когда через кусок стекла, в котором имеются напряжения, пропускается поляризован-ный свет, то эти напряжения вызывают яркую цветную картину. Брюстер высказывал предположение, что эти цветные картины можно использовать для измерения напряжений в инженерных конструкциях, таких, как камен-ные мосты, исследуя их стеклянные модели в поляризованном свете при различных условиях нагружения. Это предположение не привлекло вни-мания инженеров того времени. Лишь впоследствии Максвеллом были проведены сравнения фотоупругих цветных картин с аналитическими ре-шениями. Много позже упомянутым предположением воспользовались Вильсон при исследовании напряжений в балке под действием сосредото-ченной нагрузки, и Менаже при исследовании арочных мостов. Затем ме-тод развил и широко применял Кокер, который в качестве материала моде-ли стал применять целлулоид. Более поздние исследователи применяли бакелит, фостерит и эпоксидную смолу. Для измерений использовались картины черно-белых полос, получаемые с помощью монохроматического освещения, заменившие цветные картины, которые создавало белое освя-щение.

Нагревание или охлаждение отдельных частей твердых тел ведет к появлению в них неравномерных температурных деформаций, которые сопровождаются температурными напряжениями. В прозрачных материа-лах эти напряжения, также как и напряжения от внешних силовых воздей-ствий, вызывают искусственное двойное лучепреломление, что позволяет использовать фотоупругий метод для исследования термонапряженного состояния моделей.

В работе рассмотрены такие экспериментальные методы определе-ния термоупругих напряжений, как метод нагреваемых или охлаждаемых моделей, метод “размораживания” свободных температурных деформаций.