基于图形散斑相关法(DIC)的结构钢塑性应变分布研究

韧性断裂作为结构钢的一种重要破坏形式,近年来吸引了许多学者对其进行研究。为研究结构韧性断裂的本构关系,首先从塑性全量理论出发,基于四个假定引入了修正外形曲线的材料系数,详细推导了钢材主应力面上塑性应变分布的数学模型;然后,基于图形散斑相关法(DIC)拟合标定了Q235及Q345结构钢的修正外形曲线的材料系数。通过研究,给出了一种精确的计算结构钢大塑性变形主应力上应变分布的方法,以期为今后研究和预防钢结构韧性断裂提供参考。

数字散斑相关法在变形测量中的应用

为了克服传统的变形测量方法的局限性,实现整体变形和测量范围内各点在任一时刻具体位移的全面测量,以得到完整的变形数据,本文采用数字相关散斑法(DSCM)对变形进行了精确测量。首先,通过与传统变形测量方法进行比较,归纳出DSCM具有非接触、精度高、操作简单灵活、测量全面等优点。然后,描述了散斑法的基本理论,建立了相关的数学模型,并根据相关理论开发了相应的测量分析软件XJTUDIC。利用该软件结合相应的硬件设备,对具体的拉伸变形过程进行了测量试验,并将结果与使用引伸计的传统测量方法进行了比较。得到的结果显示两种测量方法的误差在±0.2%之内,验证了该方法及相应软件和硬件的可靠性及可行性,为变形的全面精确测量提供了一种有效的工具。

应用数字散斑相关法测量结构振动位移和频率

将数字散斑相关法应用于测量结构振动的位移和频率,对振动结构标记人为散斑或者利用结构本身较明显的天然散斑作为目标点,利用摄像机连续采集一系列数字图像,结合数字散斑相关法,对目标点散斑进行识别,计算其在图像中位置的变化以获得目标点位移,进而通过FFT变化得到频率。在振动台水平正弦激励某模型结构的实验中,通过与位移计测量结果的比较证明,所提出的方法是可行的,并且具有工程可接受的精度。通过试验详细探讨了散斑的选取对测量结果的影响。本文方法可方便的应用于桥梁、建筑、空间结构等土木工程结构的振动位移与频率的非接触、全景式多点同时监测。

基于数字散斑相关法的弯管残余应力测量系统

为了测量圆形管件在弯曲后产生的残余应力的情况,提出了一种新的基于数字散斑相关法(DSCM)的残余应力测量方法并且搭建了对应的测量系统。利用该系统对90°弯管外圆弯曲处的残余应力进行了测量。使用电测法作为参考,验证了基于数字散斑相关法的测量方法能够有效测定弯管内残余应力的值。实验结果表明,该方法在保证一定的测量精度的同时能够大幅度地提高测量效率,为进一步研究残余应力对弯管工艺的影响提供了基础。

数字散斑相关法在高聚物领域中的应用

高聚物广泛地应用于人类生产和生活等各个领域 ,其力学性能研究在材料、工程结构的优化设计中起着重要的作用。数字散斑相关法 (DSCM)是一种光测实验力学方法 ,该方法具有测量环境要求低、可直接测取位移和应变信息及细观结构、便于实现测量自动化等优点。

利用数字散斑相关法测定聚酰亚胺/SiO_2合成薄膜的力学性能

聚酰亚胺 /SiO2 合成薄膜是一种具有优良力热光电性能的薄膜材料,在MEMS工艺中具有广阔的应用前景,其力学性能测量的研究具有非常重要的意义。本文将数字散斑相关技术和微拉伸试验相结合,对厚度为 37μm的聚酰亚胺(polyimide) /二氧化硅(SiO2 )合成薄膜进行了力学性能测量,获得了比较满意的结果。文章给出了测得的弹性模量和泊松比。为了解决数字散斑相关法不能直接测量较大变形的缺陷,本文提出了多级相关算法,并利用亚像素搜索和双线性插值进行了数据处理。

刚体位移测量的数字散斑相关法的研究

结合计算机辅助测试CAT和虚拟仪器技术,阐述了数字散斑相关方法DSCM(DigitalSpeckleCorrelationMethod)测量刚体位移的理论与过程。同时针对求解三参数相关系数最大值点提出了一种"编程简单、时间节省、精度良好"的实用新算法,即"正方体爬山搜索法"。并利用仿真实验进行了成功验证,仿真实验效果非常理想,测量值与给定理论值相比很接近,计算速度也比较快。

基于分形插值的频域散斑相关法面内位移测量

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题，提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上，引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理，克服了图像边缘效应对最终位移值的影响；同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性，采用分形插值的方法进行亚像素插值，进而能精确定位相关点，得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明：该方法保持了频域散斑相关法的测量速度，且将测量的绝对误差降低在0.01～0.03 pixel以内，并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。

数字散斑相关法仪器化的应用研究

本文简述数字散斑相关方法原理、仪器设备的构成,以三点弯曲简支梁试验作为测试对象,介绍由Basler数字CCD、1394卡、Nikon定焦镜及自行研制的相关软件一整套仪器测量面内位移的全过程,说明数字散斑相关法仪器及其应用。数字散斑测量仪器是一种自动化程度高、非接触测量、精度高、灵敏度好、实验环境要求低的仪器,在工程测试中将会有广泛的应用,也是未来光测力学发展的主要方向之一。

基于数字散斑相关法的蜂窝板拉伸力学性能测试

作为金属热防护系统的重要组成部分,金属蜂窝夹芯板的性能和结构可靠性关系到使用寿命。本研究采用数字散斑相关技术和时间序列散斑检测技术,对蜂窝夹芯板共面拉伸性能进行试验研究,测得共面拉伸弹性模量,与利用等刚度法计算得到的蜂窝夹芯板的等效弹性模量进行对比,结果吻合较好,验证了数字散斑相关技术的有效性和实用性。

数字散斑相关法应用于非接触应变的测量方法

探讨了一种基于数字图像处理技术的非接触式的应变测量方法,称为数字散斑相关法(DSCM),并用实验验证了方法的可靠性。DSCM有着全场、非接触、高精度、易操作的优点,因此在工程材料测试上有着广泛的应用潜力,从而为光测力学拓展了应用领域,为应变多样化测量展现了新的前景。

数字散斑相关法测量微小位移的模型与算法研究

采用数字散斑相关法测量微小位移时,物体表面被扫描区域内某一点附近的微小子集的运动通常看成具有刚体性质的运动。针对刚体平面运动位移的测量,提出了相应的模型与算法,然后通过实验数据和程序运算进行了验证。

基于压缩感知和散斑相关法的散射介质成像方法研究

散射介质成像是生物医学成像领域的一个重要研究方向,对生物医学临床的诊断有着重大的意义。结合散斑相关法和压缩感知技术,提出了一种散射介质成像方法。该方法与传统散射介质成像方法相比,将减少图像采集、图像重建所记录的数据量,提高图像处理的效率,并且降低了系统的搭建成本。试验结果表明,结合TVAL3信号重构算法和双谱分析法的散射图像重建算法,随着采样率的增大,峰值信噪比平稳上升,为散射介质成像方法在生物医学成像领域的运用提供了一种有效方案。

频域数字高阶涡旋散斑相关法测量面内微位移

针对采用传统频域数字散斑相关法测量面内微位移受到噪声的影响严重、测量精度低等问题,提出了一种新的频域数字高阶涡旋散斑相关法。首先,通过高阶涡旋散斑图生成实验,发现了高阶涡旋散斑图具有抗噪声干扰能力强、在相关器输出面上能得到面积小且亮度高的相关点,于是将待测物体的高阶涡旋散斑图作为测量对象;然后通过理论计算推导,应用减运算合成位移前后的高阶涡旋图,可以在相关器输出面上同时显示位移前后的两个相关点,突破了传统方法只能显示位移后一个相关点的现状,并且有效抵消了背景噪声;最后设计了一种新型的滤波器对合成图进行匹配滤波,可以生成峰值锐利的相关光斑图。实验结果验证了,该方法使得测量精度和抗噪声干扰能力得到极大提高,在不同噪声干扰下相对误差仍能保持小于2%。

基于数字散斑相关法的模型井架测试试验

针对现有井架应变电测法存在劳动强度大、低温环境适应性差、测量点有限等不足,提出了采用数字散斑相关法进行井架检测的思路。在介绍数字散斑相关法的基本原理和试验仪器的基本组成之后,对模型井架的测试试验情况进行了详细介绍。分析结果表明,位移测试结果与计算机模拟结果符合性良好,在修正模型后,位移和应力的模拟结果与测试结果基本一致。认为可以用数字散斑相关法对井架进行检测评价,而且采用该方法能有效发现井架载荷偏心和基础下沉等缺陷,但该方法在推广应用之前还需要做进一步研究和试验。

基于数字散斑相关法的气密环变形测试研究

气密环作为新型发射装置的组成部分,其承压性能对保证导弹正常发射具有重要意义。为测试气密环的承压性能,获取其在一定压力下的变形情况,搭建了1套气密环承压性能试验装置。在此基础上,分别采用拉线位移传感器和基于数字散斑相关法的XCDIC测试系统对气密环变形开展测试研究。结果表明:基于数字散斑相关法的XTDIC系统适用于气密环形变测试;相对于弹体静止工况,弹体运动对气密环变形影响较小; XTDIC系统获取的全场连续变形曲线能够为气密环结构优化设计提供数据支撑。

数字散斑相关法测定飞艇气囊材料弹性常数

本文首先介绍了飞艇气囊材料弹性常数测试与非接触式的应变测量方法--数字散斑相关方法的基本原理;并利用上述原理完成了某型飞艇气囊材料弹性常数测试;最后通过对试验结果的分析对比探讨了数字散斑相关方法在测定飞艇气囊材料弹性常数的适用性。

基于数字散斑相关法的固体折射率测量误差研究

针对散斑在固体折射率测量中的应用,文章对因固体折射产生的轴向位移引起的测量误差进行了研究。搭建了近场散斑光学测量系统,利用数字散斑相关法研究了在空气中散斑场随轴向位移的变化,然后分析了放入固体折射后产生的轴向位移引起的散斑场变化,并讨论了其对固体折射率测量的影响。最后以激光通过垂直光轴放置固体的散斑图代替激光直接通过空气的散斑图,改进了传统的数字散斑测量方法。实验证明,改进后的方法明显降低了轴向位移量对折射率测量结果的影响。

数字散斑相关法在SEM观测岩石变形时的应用

通过带扫描电镜的伺服实验机对岩石进行了原位拉伸观测实验,实时采集了岩石变形破坏过程中表面细观形貌的扫描电镜(SEM)照片.将亚像素插值和相关系数插值相结合,有效提升了数字散斑相关法的搜索效率和计算精度,并通过自行研发的数字散斑相关方法(DSCM)程序实现了岩石SEM图像中微小变形的分析计算.通过对比实验测定结果和软件计算结果,验证了算法的有效性.结果表明:岩石变形具有明显的非均匀性,在整体受拉的情况下局部出现受压区,其原因在于应力集中或损伤软化现象,且随着载荷的增加,损伤逐渐加剧并导致应变集中,从而诱发断裂.

数字散斑相关方法用于岩石结构破坏过程观测

介绍了数字散斑相关方法(DSCM)的基本原理及用 DSCM 进行岩石力学实验观测的观测系统,用此系统进行了一个岩石圆孔结构变形破坏过程的变形场观测,实验结果显示了此种岩石结构的复杂破坏过程。岩石结构的破坏经历损伤的积累及局部化过程,结构最终沿某一局部化带发生宏观破坏,但局部化带的演化在时间和空间上均不稳定,甚至存在跳跃与竞争现象。