數(shù)字散斑相關方法在巖石破壞測量中的發(fā)展與應用

探討了一種基于數(shù)字圖像處理技術的非接觸式的應變測量方法,稱為數(shù)字散斑相關法(dscm),并用實驗驗證了方法的可靠性。dscm有著全場、非接觸、高精度、易操作的優(yōu)點,因此在工程材料測試上有著廣泛的應用潛力,從而為光測力學拓展了應用領域,為應變多樣化測量展現(xiàn)了新的前景。

闡述了超聲散斑相關法測量物體表面應變的原理,組建了實驗測量系統(tǒng),對位于水下的硅橡膠試件的表面應變進行了非接觸式測量,測量值與標定值符合較好.對實驗誤差的分析表明:在加載范圍內,應變越大,測量誤差越小,且測量誤差主要與散斑的橫向尺寸有關.針對應變大小對超聲散斑退相關效應的影響進行了研究,實驗結果表明在測量范圍內,這種影響近似成線性變化.

提出用數(shù)字散斑相關方法測量移動物體的連續(xù)位移.激光照射粗糙表面形成散斑場,用ccd記錄粗糙表面移動時的序列散斑圖像,利用數(shù)字散斑相關方法分析散斑圖像,確定粗糙表面的位移.研究結果表明,數(shù)字散斑相關技術可以高精度地測出連續(xù)移動物體的位移.

數(shù)字散斑相關法具有非接觸、精度高、適用于工程現(xiàn)場等特點,成為實驗力學中一種有效的光學測試手段。該文簡要介紹了數(shù)字散斑相關法的基本原理、特點和應用范圍,概述了在壓力容器變形測量方面的應用現(xiàn)狀,隨著相關配套和輔助技術的發(fā)展,數(shù)字散斑干涉法在測量壓力容器變形方面在宏觀和微觀方面展現(xiàn)了新的技術突破:改進光學系統(tǒng)與加載方式可測量大面積的變形場,與高分辨率設備結合可進行結構微小形變的檢測,而全場高溫變形測量技術的發(fā)展進一步拓展了其適用環(huán)境。

在進行井架承載能力評定時,現(xiàn)有的檢測方法存在諸多不足。結合現(xiàn)有計算機圖片處理功能,設計了一套基于數(shù)字散斑相關技術的井架應變測量方法。與現(xiàn)有的電測法得到的井架應變測量結果對比,基于數(shù)字散斑相關技術的井架應變測量方法的測量結果精確、可靠。此測量方法減輕了勞動強度,提高了工作效率,解決了現(xiàn)有井架承載能力評定工作中應變測量方法存在的不足。基于數(shù)字散斑相關技術的井架應變測量方法為井架承載能力評定提供一種新的應變測量方法,對更加科學、合理、全面地評定鉆修機井架的承載能力具有實用價值。

通過三點彎載荷實驗,利用數(shù)字散斑相關方法得到了試件載荷過程中對應的載荷一位移曲線.依據(jù)實驗中試件載荷前后位移的變化量,對常用工程材料pmma的彈性模量進行了測定.實驗數(shù)據(jù)表明所測彈性模量較為真實、客觀,相對誤差較小.該研究方法為同類材料未知彈性模量的測定提供了一種行之有效的測量途徑.

針對傳統(tǒng)接觸式應變測量的局限性,探討了基于數(shù)字圖像處理技術的非接觸式應變測量方法——數(shù)字散斑相關方法(digitalspecklescorrelationmethod,dscm),并用單向拉伸實驗對該方法進行了驗證,結果表明,該方法是一種實用快速、高精度的變形測量方法。

該文回顧了國內外木材斷裂力學的發(fā)展現(xiàn)狀,并介紹了數(shù)字散斑干涉技術在位移、應變、振動和醫(yī)學診斷等領域中的應用和國內外發(fā)展狀況,提出了一種新的研究方法,并對該方法作了介紹和探討。

闡述了數(shù)字散斑相關方法的基本原理.采用爬山搜索法進行整像素搜索,基于梯度的搜索算法計算亞像素位移、位移場局部最小二乘擬合計算應變場.測量了混凝土三點彎曲梁裂縫尖端的演化過程,給出了試件加載過程的載荷-位移曲線以及裂縫擴展的過程.由dscm分析結果,獲得了試件在不同載荷下裂縫尖端的位移場與應變場.為深入研究含裂紋體材料和結構的斷裂破壞提供了一個有效的實驗方法.

數(shù)字散斑相關方法,作為固體材料表面變形測量方法,是一種全場、無接觸、高自動化和高精度的光學變形測量方法,與其他變形測量方法相比,具有靈敏度高,測量準確等一系列獨特的優(yōu)越性,在建筑工程變形測量及力學分析中得到較快的發(fā)展。本文闡述了數(shù)字散斑方法的基本原理,重點綜述了數(shù)字散斑方法在混凝土、瀝青材料、硅酸鹽水泥、復合材料、負泊松比防爆材料等建筑材料以及混凝土結構、橋梁結構、巖土結構、木質結構等建筑結構力學行為測量與分析中的應用進展,總結并展望了數(shù)字散斑方法在未來建筑材料與結構在服役過程中有效監(jiān)測的應用前景與發(fā)展趨勢。隨著數(shù)字散斑相關方法的測量精度與速度大幅提升,結合光纖技術與計算機模擬等方法,建筑材料與結構三維實體的微觀力學行為有望實現(xiàn)全方位實時監(jiān)測。

將現(xiàn)代光測力學技術中的數(shù)字散斑干涉法引入到工程力學實驗教學中,既可以開拓學生的視野,加深對力學知識的理解和掌握,又可以激發(fā)學生的科研積極性,并提高學生的實踐能力.數(shù)字散斑干涉法具有全場非接觸測量,操作簡單及測量精度高等優(yōu)點,對工程力學實驗教學中的電測方法起到了很好的補充作用.以典型的梁彎曲實驗測試為例,利用數(shù)字散斑干涉法獲得了梁彎曲時的面內位移和正應變分布,應變云圖非常直觀地顯示了梁彎曲正應變沿橫截面線性分布的特征.實驗結果表明,該方法在工程力學實驗教學中是有效和可行的.

根據(jù)卸荷路徑確定巖石卸荷強度參數(shù)時,為避免巖樣本身離散性過大對強度的影響,采用了卸荷多級破壞試驗方法。將卸荷應力路徑與多級破壞方法有機結合,用單個巖樣獲取多個強度值,然后通過回歸確定巖石卸荷強度參數(shù)。基于mts815.02巖石三軸試驗機,研究荷載控制方式下多級破壞試驗中峰值判斷、破壞狀態(tài)變形控制等幾個問題,并提出相應的解決方案。最后成功開展了大理巖卸荷多級破壞試驗,取得了與常規(guī)卸荷破壞試驗較一致的結果。研究成果表明,卸荷應力路徑中引入多級破壞的方法,既考慮了應力路徑對強度的影響,又有效避免巖樣離散性過大對強度的影響,是一種實用、有效的確定巖石卸荷強度參數(shù)方法。

首先闡述了數(shù)字散斑干涉法測量面內及離面變形量的原理和裝置結構,并將其應用于鋁合金材料的熱變形測量中;結合數(shù)字圖像處理技術,獲得代表變形量的數(shù)字散斑干涉條紋圖。結果表明數(shù)字散斑干涉測量法具有實時性強、結構簡單、全場,非接觸測量等優(yōu)點。

闡述了數(shù)字圖像相關測量方法的基本原理和特點,介紹了其相關測量方法在航天器結構微變形領域的應用。設計了一種基于數(shù)字圖像相關測量原理的結構微變形測量方法,通過測量對某相機安裝平臺相對形變和某載荷適配結構熱穩(wěn)定性的兩個試驗,驗證了該測量方法的可行性與正確性,其測量精度可達到5μm。該方法在航天器大尺寸結構微變形測量中得到了較好地應用。

薄壁鋼管混凝土構件作為新發(fā)展的組合構件,對其研究具有非常重要的意義。文中首先介紹了散斑圖像相關數(shù)字技術的基本原理,然后給出了變形計算公式。為彌補傳統(tǒng)測量方法的不足,在薄壁鋼管混凝土長柱偏壓破壞實驗中,引入了散斑圖像相關數(shù)字技術,對長柱跨中截面的全過程變形(位移)進行了測量,并對測量結果進行了分析與討論,同時還與傳統(tǒng)測量方法所得結果進行了對比分析。實驗結果與分析表明:該方法具有較高的精度和工程可用性,可克服傳統(tǒng)測量方法中的一些弊端,且對實驗設備和測量環(huán)境要求不高,很適合現(xiàn)場非接觸測量。

提出一種新的電鍍金剛石工具鍍層與基體結合強度測試方法。分別制備了亮鎳和添加稀土的電鍍結合劑鍍層。鍍層試件經過制斑與加載,經ccd采集成為數(shù)字圖像,通過數(shù)字圖像處理系統(tǒng)進行相關性計算,尋找到試件加載變形后的數(shù)字圖像采集區(qū)域,從而計算出采集區(qū)域內的位移和應變。通過鍍層與基體界面處應變的變化,分析鍍層的結合狀態(tài)。實驗結果,鎳-鑭鍍層與基體的結合強度高于亮鎳鈹層與基體的結合強度。研究結果表明利用數(shù)字圖像相關方法測量鍍層與基體結合強度是一種簡單有效的方法。

固體材料受力后從彈性發(fā)展到塑性、再發(fā)展到破壞,表明屈服與破壞是不同的。本文簡述了巖土材料的屈服準則,并提出巖土材料的屈服準則體系,提出材料應力場中點破壞和整體面破壞2種概念及其定義,并用傳統(tǒng)極限分析方法定義材料的整體面破壞準則?；仡櫡治鰝鹘y(tǒng)極限分析方法的求解特點,由此指出傳統(tǒng)極限分析法與數(shù)值分析法的不足,兩者結合形成近年發(fā)展的數(shù)值極限分析方法,使極限分析方法的適用范圍大幅擴大。就傳統(tǒng)極限分析法與數(shù)值極限法的內涵、特點做深入的分析,論證了方法的可靠性,同時指出數(shù)值極限分析法的優(yōu)越性及其存在的問題,最后舉例說明數(shù)值極限分析方法在巖土工程中的邊(滑)坡、地基以及隧道工程中的廣泛適用性。

巖石工程系統(tǒng)破壞的弱場控制探討——巖石工程系統(tǒng)的破壞發(fā)生在系統(tǒng)相對最薄弱部位和環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的弱場控制著巖石工程的承載力。在建立弱場控制概念的基礎上，提出了強度問題的弱場控制原理及其發(fā)生判據(jù)，利用數(shù)值分析和紅外監(jiān)測實驗相結合的研究方法，探討了含梯...

數(shù)字電子技術的發(fā)展與應用

1．國外鋼結構住宅發(fā)展概述和對我國的借鑒作用\r\n大部分困家是以工業(yè)化為前提來帶動鋼結構住宅的發(fā)展，而鋼結構住宅的發(fā)展又促使各國工業(yè)化程度的進一步提高。周外鋼結構建筑迅速發(fā)展的主要原因有以下三點：鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展為建筑用鋼提供了豐富的物資基礎：環(huán)保的嚴格要求和資源的充分利用，促使業(yè)主、建筑師和結構工程師選擇鋼結構；成熟、配套的技術和產品推動了鋼結構住宅的發(fā)展。

通過檢測激光光斑中心位置偏移來進行變形監(jiān)測,是一種易布設、低成本且具有較高精度的新方法。在實際應用中,由于光軸與靶面間存在夾角,光斑為類圓形狀,本文通過對激光光斑影像進行正射變換糾正,檢測出激光光斑中心位置的像素偏移量,間接推導出監(jiān)測點的實際偏移量。通過模擬試驗分析,獲得了亞毫米級的變形監(jiān)測精度。

指出鑄鐵散熱器由于其固有的優(yōu)點及工藝改進后產品的更新,決定其必然仍有廣大的應用場合和市場,對此應有正確認識并據(jù)以決策;認為注重科技投入,改善生產工藝,提高生產率是產品存在的關鍵。