fullseye

brazilian_disc_stress — OPTICS `photoelastic` op

データ種: なし → table(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.brazilian_disc_stress(radius_m=0.025, thickness_m=0.006, load_n=500.0, size=129, x=None, y=None) (実装を直接呼ぶなら import photoelastic; photoelastic.brazilian_disc_stress(radius_m=0.025, thickness_m=0.006, load_n=500.0, size=129, x=None, y=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("brazilian_disc_stress"))

使い方

直径方向に圧縮された円板(Brazilian disc)の平面応力 σx, σy, τxy の閉形式 → dict。

Diametrically compressed disc, point loads load_n [N] at (0, ±R) acting along the y axis, plane stress (Hondros / Frocht)::

r1² = x² + (R−y)²,  r2² = x² + (R+y)²,  k = 2P/(π t)
σx  = −k [ x²(R−y)/r1⁴ + x²(R+y)/r2⁴ − 1/(2R) ]
σy  = −k [ (R−y)³/r1⁴ + (R+y)³/r2⁴ − 1/(2R) ]
τxy =  k [ x(R−y)²/r1⁴ − x(R+y)²/r2⁴ ]

Stresses are in Pa (tension positive). At the centre σx = 2P/(πDt) and σy = −6P/(πDt). The free rim carries no traction except at the two load points, where the point-load solution is singular.

Parameters

radius_m, thickness_m : disc radius and thickness [m]. load_n : the compressive load P [N] (positive = compression). size : grid size (odd puts the centre on a pixel) when x/y are not given. x, y : optional evaluation points [m] (arrays that broadcast). Points outside the disc or exactly on a load point are refused.

Returns

dict with sxx, syy, txy [Pa], x, y [m], inside (bool; on the grid, the rim pixel ring and the pixels next to the load points are False and their stresses are 0 — the point-load singularity is not a measurement), pixel_m (grid spacing, or 0 for explicit points).

Raises ValueError: non-finite or non-positive radius / thickness / load, a thickness that looks like millimetres, only one of x/y, points outside the disc or on a load point.

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):

単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。

物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-

が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

optics_imaging ファミリガイド

参考(サンプルデータ・文献)

サンプルデータカタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

photoelastic_roundtrip — py -3.11 examples/photoelastic_roundtrip.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

同カテゴリ(`photoelastic`)

kirsch_plate_stress · principal_stress · retardation_from_birefringence · photoelastic_retardation · retardation_convert · cubic_photoelastic_birefringence · silicon_piezo_optic_coefficients · polariscope_intensity

Provenance: photoelastic.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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