photoelastic op• 数据种类:无 → table(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)
• 调用: 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)(要直接调用实现,import photoelastic; photoelastic.brazilian_disc_stress(radius_m=0.025, thickness_m=0.006, load_n=500.0, size=129, x=None, y=None);从台账取用则 opsoptics.get("brazilian_disc_stress"))
• GPU:无(仅 CPU 参考实现)
径向受压圆盘(巴西圆盘)平面应力 σx、σy、τxy 的闭式解 → dict。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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.
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.
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.
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。
• photoelastic_roundtrip — py -3.11 examples/photoelastic_roundtrip.py
table 作为输入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
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 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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