基于双反射镜的2D-DIC变形测量系统开发

二维数字图像相关(two-dimensional digital image correlation,2D-DIC)在测量过程中不可避免地会出现相机光轴与测量表面非垂直,由此产生的离面位移而将导致较大的测量误差,同时在视场受限的环境中难以通过单台相机完成大范围的变形测量。有鉴于此,该文开发了基于双反射镜的2D-DIC变形测量系统,使用双反射镜成像缓解离面运动对2D-DIC的影响,通过可移动相机实现小视场下的图像采集,提出基于频域移位的高精度图像拼接方法,并改进了融合函数,最终获得试样的高分辨率图像。单轴拉伸实验结果表明,轴向应变的平均相对误差相比传统2D-DIC方法降低12.82%,测量分辨率提高约34.92%,验证了测量系统的可行性和有效性。

基于DIC及CPG技术的热冷循环后花岗岩Ⅰ型断裂特性

深部储层岩石的热力学特性,尤其是循环热冷作用下损伤破坏特性,对于增强型地热系统井壁稳定性分析及地热开采效率评估具有重要意义。针对中心直裂纹半圆盘(NSCB)花岗岩试样,首先进行不同热冷循环处理(加热温度400℃,最高循环次数13次),然后开展3点弯Ⅰ型断裂韧度特性试验。基于裂纹扩展计(CPG)和数字图像相关(DIC)测试技术,研究了热冷循环作用下花岗岩Ⅰ型断裂韧度、断裂过程区(FPZ)、裂纹扩展速率及断裂轮廓特征的影响规律。试验结果表明:当热冷循环次数达到10次以上,花岗岩试样脆性明显减弱,而峰前软化特性和峰后延性增强;花岗岩的断裂过程区由裂缝尖端开始逐步孕育,断裂过程区长度随荷载增大呈先增大后减小的趋势,Ⅰ型断裂韧度、最大断裂过程区长度及裂纹平均扩展速度随热冷循环次数增大而指数减小,Ⅰ型断裂面随热冷循环次数增大越来越不平整。最后,基于X-ray衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试技术,研究了热冷循环作用对花岗岩矿物成分及微观结构的影响规律,结果表明花岗岩4种矿物成分的峰值衍射强度及矿物质量分数均随热冷循环次数增大而降低,而微裂纹大小及数量随热冷循环次数增大而增大。热冷循环作用下花岗岩的损伤劣化机理包含了多次高温热损伤、水冷冲击及水弱化等3方面的联合作用结果。

基于有限元和DIC测试对FRP部分约束混凝土柱应变响应及数值模型研究

纤维增强聚合物(FRP)部分约束混凝土应用可以提高混凝土的承载力和经济价值。然而,FRP部分约束混凝土在垂直方向上不均匀应变响应还不够深入,应力-应变模型不够准确。本文通过应变片和数字图像相关(DIC)记录对FRP部分约束混凝土进行了轴向压缩试验,并利用ABAQUS有限元建立了包括0/1,1/4,1/3,1/2,2/3,3/4和1/1约束面积比的部分约束混凝土。试验结果表明:DIC和应变片结果分别反应了垂直和水平方向的应变规律,即试件在应变硬化或应变软化响应下均发生了明显的应变局部化;有限元结果能捕捉到试件表面约束力与x,y和z三轴的应变关系,得到了不同约束面积比的FRP部分约束混凝土柱的应力-应变关系,所提出的应力-应变模型能有较高的预测效果。

不同DIC评分系统对脓毒症患者凝血功能障碍早期诊断和预后预测的价值

目的基于脓毒症患者评价5种DIC评分系统,探讨不同DIC评分系统在诊断脓毒症患者中DIC发生和预后的价值,比较不同的DIC评分系统对脓毒症并发DIC的适用性。方法回顾性分析2019年12月1日至2021年12月31日于甘肃省人民医院住院部收治的脓毒症患者24h内的实验室指标和临床资料。分别使用5种DIC评分系统进行评分,比较5种DIC评分系统在不同严重程度的脓毒症患者中诊断率及出院转归的差异;绘制5种DIC评分系统的ROC曲线,评估各个评分系统在诊断脓毒症患者中DIC的准确性。结果脓毒症的病死率随着脓毒症严重程度加重逐渐升高(P<0.05);5种评分系统DIC与非DIC的出院转归比较,差异均有统计学意义(P<0.05);JAAM诊断的病例中包含了JMHW、CDSS和部分ISTH,非显性ISTH诊断的病例中包含了ISTH;ISTH、JAAM、JMHW、CDSS、非显性ISTH 5种评分系统诊断DIC病例中,未愈与死亡分别是非DIC病例的3.0、3.8、4.2、3.9、3.0倍。结论JAAM评分系统对于成人脓毒症患者的诊断率和敏感性较高;CDSS和JMHW评分系统对脓毒症患者预后判断的准确性较好。

基于3D-SLDV和高速3D-DIC的离心轮模态分析

全场振型对于研究发动机结构动特性至关重要,介绍了基于3D-SLDV和高速3D-DIC两种全场振动测试方法的测试原理。以液体火箭发动机离心轮为例,分别采用两种技术获得了5 kHz内离心轮的固有频率和振型,对比分析了两种测试方法的优缺点,结果表明:3D-SLDV技术比3D-DIC技术具有更低的位移本底噪声,对高频振型辨识更有利,但该方法属于逐点扫描测试,测试时间长;3D-DIC技术全场数据同时采集,采集时间短,具有更精细的振型,但图像的数据量大,数据传输和分析时间长,同时这种基于位移的测试方法存在本底噪声限制。

基于DIC古建筑青砖受冻融循环作用的损伤演化

以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象,通过数字图像相关(DIC)技术,研究古建筑青砖在冻融循环作用下的损伤破坏规律,采用双因子——损伤程度因子和损伤局部化因子来表征古建筑青砖的单轴压缩损伤过程,并根据双因子损伤演化曲线建立了不同冻融循环次数下的损伤演化模型.结果表明:古建筑青砖在单轴压缩下的破坏过程可分为初始损伤闭合阶段、线弹性损伤阶段、弹塑性损伤阶段和塑性损伤阶段4个阶段;随着冻融循环次数的增加,青砖表面应变集中程度增大,使其承载能力降低;冻融循环会缩短双因子曲线的线弹性阶段,同时利用双因子建立的损伤演化模型能有效反映冻融循环作用下古建筑青砖材料的损伤演化过程.

Overview of the expert consensus on the digital therapeutics in addictiverelated disorders

Background Addictive disorders have gained worldwide attention.The Chinese Association of Drug Abuse Prevention and Treatment,along with the consensus panel on digital therapeutics(DTx)for addictive disorders,has published an expert consensus on DTx for addictive disorders.1 This consensus discusses and summarises the current research and application status of DTx for addictive disorders.It identifies its clinical value,application directions,research and development principles,and future prospects.As the consensus is published in Chinese,it may not be easily accessible to an international audience.To address this,we present here an overview of the expert consensus on DTx for addictive disorders in China.The recommendations from the consensus are summarised in table 1.

基于3D-DIC 技术的老化UHMWPE 无纬布准静态拉伸性能研究

目的通过研究老化后的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布力学特性,了解防弹衣在自然环境下的抗老化性能,为防弹装备使用和存储提供科学指导。方法采用三维数字图像相关技术(3D-DIC)和万能材料试验机开展了其准静态拉伸力学性能测试。结果十年自然老化后的UHMWPE无纬布应力应变曲线仍呈近似线性特征,但平均拉伸模量仅为18.0 GPa。结合试验过程中的全场应变变化过程,分析了UHMWPE无纬布试件的变形特性,发现拉伸过程中应变在分析区域内的分布较均匀。结论十年自然老化后的UHMWPE无纬布软质防弹衣平均拉伸模量明显降低,防弹性能无法满足使用要求。

基于DIC测量技术的高桩码头结构性能检测试验

为探索高桩码头结构性能检测试验中数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)检测技术应用的要点,以某水运港口码头为背景,从试件制备,3D-DIC试验测试系统构建,试验装置与环境模拟系统建立,海洋环境下试件表面裂缝发展、挠度变化、侧表面应变观测等方面对高桩码头结构性能检测试验过程展开分析。分析结果拓展了DIC测量技术的应用范围,也为高桩码头水工建筑物稳定运行提供了可靠保证。

基于DIC技术的大粒径水工沥青混凝土断裂性能研究

在水工沥青混凝土中断裂主要以张开型(I型)为主,为研究不同油石比下大粒径水工沥青混凝土的断裂性能,通过预裂缝小梁弯曲试验,并基于数字图像相关(DIC)技术对试件从加载到破坏过程中的水平应变进行分析。结果表明:在试验范围内不同油石比对大粒径水工沥青混凝土的断裂性能影响并不显著。不同油石比下沥青混凝土的临界应力强度因子和J积分断裂韧度变化均不明显,利用DIC技术可以较好地反映出试件在断裂过程中的应变情况,为沥青混凝土的断裂性能提供量化依据。

基于DIC技术的曲率对成形极限的影响研究

高强度钢因具有强度高、相同强度下质量更小的特点,成为目前车身及零部件上使用最多的材料。起皱、破裂是汽车覆盖件在弯曲成形及曲面翻边成形过程中的主要缺陷,而曲率是影响其成形性能的重要因素。为了预防起皱、破裂等缺陷,提高高强度钢的成形性能,利用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术及Nakajima试验研究曲率对高强度钢成形极限的影响。以DP780高强度钢为试验材料,分别在不同直径的冲头下对其进行胀形试验,利用DIC技术实时监测板材的应变状态,通过位置相关法求得DP780在不同曲率下的成形极限曲线(Forming Limit Curves,FLC),并绘制各曲率下DP780板材的成形极限图(Forming Limit Diagrams,FLD)。通过对比各曲率下的FLC可知,DP780高强度钢板的成形性能随着曲率的增加而提高。

基于DIC方法下板岩动态巴西劈裂试验的变形破坏研究

巴西劈裂法是国际上用以测试岩石抗拉强度最广泛的方法,其优点在于成本低廉,方法简单,测试环境要求低,近年来有不少学者利用SHPB装置测试动态岩体的抗拉强度,但对于此方法下影响岩石动态抗拉强度准确度的因素并不清楚。本文利用SHPB装置进行了层状板岩的动态巴西劈裂试验,并借助高速摄影仪和数字图像相关技术(DIC)分析了动态测试下板岩的破坏形态和微应变分布云图,发现层理角度不同,试样内部的微应变分布也会发生改变,而层理角度为75˚时岩石的破坏模式从拉伸破坏变为剪切破坏模式。这表明动态巴西劈裂测试方法对于层状岩体的抗拉强度精度影响较大,当岩石的破坏模式发生改变时,既不满足中心起裂准则,也不满足拉伸破坏原则,此时测试精度误差最大。

基于DIC技术的自密实混凝土界面裂缝扩展规律研究

采用自密实混凝土作为堆石混凝土坝的抗冲磨层并与坝体进行一体化浇筑成型是一种新构造,其中抗冲磨层与坝体的界面性能至关重要。通过制作600 mm×600 mm×600 mm自密实混凝土(SCC)试件(C40SCC、C25SCC)及C40、C25SCC分层浇注试件(C40-C25SCC),结合数字图像技术(DIC)开展劈裂抗拉试验,分析了自密实混凝土界面裂缝扩展规律。结果表明:SCC断面破坏形态表现为骨料劈裂和剥落2种破坏形式;C40SCC、C25SCC及C40-C25SCC劈裂抗拉强度分别为1.861、1.416和1.362 MPa;基于DIC技术获取了裂缝相关参数,其中C40-C25SCC裂缝最大开口宽度、扩展时间均为最大,分别为0.125 mm、10.667 ms,C25SCC裂缝最大扩展速度最快,为10.12 m/s。研究表明:骨料的存在及粒径大小改变了试件破坏形态,影响了裂缝开口宽度及扩展速度变化。

基于2D-DIC的轴体扭矩测量方法

针对传统二维数字图像相关法易受离面位移影响,难以用于测量扭矩这一现状,文中在现有二维数字图像相关法的基础上,提出基于曲面展开和位移量预测的轴体扭矩测量方法。采用曲面展开法将二维轴体图像与轴体物理结构进行结合,获取轴体三维曲面信息,有效补偿了轴体扭转位移计算结果,并利用位移量预测法减少了参考子区与变形子区相对位移的计算量。进行了曲面展开法补偿扭转位移前后的对比实验,传统数字图像相关法与位移量预测法的对比实验和不同直径轴体扭矩测量实验。实验结果表明:加入曲面展开法后,扭矩测量结果的绝对误差最高减小了0.21 N·m;位移量预测法相对传统方法计算结果相近,但计算速度最高提升了31.6%;不同直径轴体扭矩测量结果的相对误差在±4.35%以内,具有较好的稳定性和准确性。

基于DIC的切削应变观测实验平台开发与应用

切削过程是刀具与工件相互作用形成切屑的过程,会出现包括切削力、热、应力应变等物理现象。对于切削过程的观测,有利于学生对机械工程相关专业“机械制造技术基础”、“现代加工技术”等课程的深入理解,同时对切削加工技术的发展和进步具有重要意义。本文基于数字图像相关法建立了切削过程的应变观测实验平台,包括双目相机、恒定光源、外置触发器、表面清洁装置及数据分析软件等,通过相机连续拍摄被加工零件表面的随机散斑分布,计算分析出切削加工过程中的应变情况。该实验平台适用多种切削加工方式,弥补了传统方法不能实验观测切削应变的不足,具备适用性强、应用成本低、安全性高、直观易操作等特点,对于高校学生展开切削物理现象观测进而研究切削过程应力应变等信息提供了软硬件支持。

基于激光加热和DIC技术的C/C复合材料热膨胀系数测量实验

针对传统的热膨胀系数测量方法实验时间长、测试温度低及难以适用于有氧环境等缺点,提出了基于连续激光加热和数字图像相关技术联用实现C/C复合材料高温升速率下的热膨胀系数测量方法。实验分别获取了激光诱导高温升率有氧环境下针刺型和3维编织型两类C/C复合材料从室温至约1000℃的热膨胀系数。研究结果表明,针刺型和3维编织型C/C复合材料的热膨胀系数随着温度的升高虽然存在一定的差异,但在纤维增强的方向热膨胀系数总体较小。提出的热膨胀系数测量方法具有实验效率高、温升速率高、适合有氧环境等优点,可用于表征C/C复合材料等耐高温材料的高温热力学性能。

基于3D-DIC系统的白砂岩单轴压缩应变率效应的力学性能试验研究

通过选取典型岩样,研究了白砂岩在10^(-5)~10^(-3)s^(-1)应变率范围内的单轴压缩性能,采用3D-DIC系统观测和采集岩样表面位移云图,并分析不同应变率下岩样变形破坏特征差异。结果表明,岩样表面位移场变化反映了破坏面演化规律,剪切破坏面与位移场集中存在对应关系。全局轴向应变差异主要发生在微裂隙压密到弹性变形期间;加载初期,全局径向应变存在差异,在峰值强度时下端部区域径向位移最大,岩样上端部变形受到端部效应影响,径向向外膨胀受端面与垫片间摩擦限制;此外,下端部局部轴向应变大于上端部区域。随着加载速率增大,岩样从延性特征向脆性特征转变。加载速率较低时,岩样破坏过程中孔隙坍塌使得部分裂隙再次闭合、滑移而产生摩擦效应,从而使峰值强度附近的应力-应变曲线出现波动。白砂岩峰值强度、弹性模量、泊松比等力学参数随加载速率增大而增加。

中国DIC积分诊断系统在早期DIC诊断中的价值

目的探讨早期弥散性血管内凝血(DIC)诊断中中国DIC诊断积分系统(CDSS)的价值。方法以2017年版CDSS作为DIC的诊断标准,对2019年1月至2022年4月入住该院重症监护病房(ICU)且疑似DIC的患者进行评分和分组。以首次确诊为DIC患者的前1天CDSS评分来判断是否为早期DIC,连续3次均未达到DIC诊断标准的评分者作为对照组。共纳入疑似患者183例;其中早期DIC组66例,男48例,女18例,平均年龄62.8岁;对照组117例,其中男73例,女44例,平均年龄59.1岁。结果早期DIC组的CDSS评分为(5.4±0.8)分,显著高于于对照组第1、2、3天的评分[分别为(3.9±1.2)分、(4.3±1.1)分、(4.5±1.1)分];第1、2、3天CDSS评分用于诊断早期DIC的受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)依次递减,分别为0.850(95%CI:0.793~0.908)、0.784(95%CI:0.716~0.853)和0.715(95%CI:0.641~0.789);首次CDSS评分值≥4分时的诊断比值比最高,为22.26,诊断灵敏度和阴性预测值均较高,分别为95.5%、96.0%;首次评分值≥6分时的诊断比值比为16.62,诊断特异度和阳性预测值相对较高,分别为91.5%和80.4%。结论对于疑似DIC的ICU患者,CDSS积分诊断标准具备较高的早期诊断价值。

小视场下基于可移动3D-DIC的全场应变测量方法

由于试件工作环境空间有限,全场应变分析面临着相机光轴和试件表面不垂直和不同区域图像拼接获得的全景图像中存在拼接缝的问题。基于此,提出了基于可移动三维数字图像相关法(3D-digital image correlation,3D-DIC)全场应变测量方法,用于高分辨率形变和应变测量。该方法将双目相机安装在稳定的滑动台结构上,通过控制相机采集叶片不同位置图像,重建试件表面完整图像。提出基于散斑点匹配融合算法,将不同区域图像拼接为叶片全景图像。静态误差分析试验和均匀应变场分析试验被设计验证该方法的有效性。试验结果表明,该方法的横向和轴向应变误差分别为0.98%和1.03%,表明应变分析中具有较高的精度。该方法有效地实现了小视场环境下样本的全场应变测量。

基于光斑投影3D-DIC的动态液面波高场测量方法研究

动态液面波高场测量与面型三维重建是流体力学、晃荡动力学等研究领域中的重要问题,但目前仍缺乏一种简易且高效的高精度全场测量手段.基于光斑投影和三维数字图像相关(3D digital image correlation,3DDIC)原理,提出了一种动态液面波高场的测量方法.通过液体染色和光斑投影,在液体表面形成光斑纹理,设置双目相机拍摄动态液面的散斑图像.运用交比不变性标定板及张正友标定法获得双目相机内外参矩阵,并基于反向组合高斯牛顿(inverse-compositional Guass-Newton,IC-GN)的3D-DIC算法实现动态液面波高场的高精度三维重构.进一步建立光斑投影的几何光学模型,模拟规则波液面的双目图像,开展数值模拟测量以验证本方法的理论精度,同时开展真实液面波高场的测量验证.结果表明,本方法可实现动态液面波高场的高精度全场测量,模拟液面测量的均方差为0.004 mm,真实静态液面抬升测量的均方差为0.022 mm,真实动态液面测量的均方差小于0.037 mm.本文方法具有高精度、非接触和全场测量等优势,可在实验室流体测量和相关工程场景中推广应用.