fullseye

kirsch_plate_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.kirsch_plate_stress(hole_radius_m=0.005, remote_stress_pa=1000000.0, load_angle_deg=0.0, half_width_m=0.02, size=129, x=None, y=None) (実装を直接呼ぶなら import photoelastic; photoelastic.kirsch_plate_stress(hole_radius_m=0.005, remote_stress_pa=1000000.0, load_angle_deg=0.0, half_width_m=0.02, size=129, x=None, y=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("kirsch_plate_stress"))

使い方

穴のある無限板の一軸引張(Kirsch の解)の σx, σy, τxy と極座標成分の閉形式 → dict。

Infinite plate with a circular hole of radius a under a remote uniaxial stress S along the direction load_angle_deg (Kirsch 1898). With θ measured from the load direction::

σrr = S/2 (1 − a²/r²) + S/2 (1 − 4a²/r² + 3a⁴/r⁴) cos 2θ
σθθ = S/2 (1 + a²/r²) − S/2 (1 + 3a⁴/r⁴) cos 2θ
τrθ = −S/2 (1 + 2a²/r² − 3a⁴/r⁴) sin 2θ

Hole edge: σrr = τrθ = 0 and σθθ = S(1 − 2 cos 2θ) — 3S at θ = 90°, −S at θ = 0°. Far away the field tends to the uniform uniaxial stress.

Returns a dict with sxx, syy, txy, srr, stt, trt [Pa] (θ of the polar components is measured from the x axis), x, y, inside (False inside the hole on the grid, stresses 0 there), pixel_m, and stress_concentration = 3.0 (max σθθ/S on the edge).

Raises ValueError: non-finite or non-positive radius / half width, a non-finite stress or angle, a hole that does not fit the grid, only one of x/y, or explicit points inside the hole.

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`)

brazilian_disc_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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