车载平台变形的激光自准直测量方法研究

以自准直原理为基础,提出了测量车载平台的变形的激光自准直非接触测量方法,分析了测量系统的工作原理,并根据该原理设计了一套非接触测量系统,采用该系统测量车载平台的变形,利用视频判读系统对CCD图像进行处理和判读,得出的脱靶量数据,进行计算得出车载平台变形量。采用最小二乘法和正交多项式等方法对数据进行处理,拟合出车栽平台变形量与经纬仪速度和加速度的关系曲线,建立了车载平台变形量与经纬仪加速度关系的数学模型,为进一步研究如何进行反馈补偿,提高经纬仪的跟踪精度和使用精度打下理论基础。     

数字近景摄影测量在钢桁架节点试验中的应用

针对钢桁架节点变形场测量问题,以某输煤栈桥钢桁架节点试验为依托,利用数字近景摄影测量技术进行位移测量。首先运用定点拍摄方法获取变形图像,然后进行图像预处理与像素坐标提取,对测点的位移变化规律进行分析。结果表明:近景摄影测量技术在钢桁架节点的全场变形测试中测量精度能够满足试验需要,并且该技术具有简便的操作性及很强的实用性。     

自动焦度计图像及图像处理系统研究

为了提高自动焦度计的测量精度,提出一种新的测量图像.该图像在原有4点测量图像的基础上,增加了12个测量点,建立了16点数学模型并推导了镜片相关参数的计算方法.该算法将16个点分为4组进行计算,并取各组计算结果的平均值作为最终测量结果.根据16点数学模型的算法要求,设计了以ARM技术和面阵CCD为核心的测量系统及16点图像二值化处理的算法.实验数据表明,该测量系统的技术指标已达到国家相关检验标准;该系统在测量精度及稳定性上都优于原有的基于4点测量图像的自动焦度计.     

光栅相移精密控制系统的设计与应用

投影栅相位法是三维轮廓测量的热点方法之一,主要用于测量物体表面三维形貌和离面变形位移场等。根据投影栅相位法三维测量原理,提出了一种实现光栅相移精密控制的方法,详细阐述了整个装置实现控制的过程。通过对实际物体的测量,证明了该方法的有效性。将实验结果用于三维图像的重构,得出的物体三维图像表明：此种方法可以完好地实现投影栅相位法对物体的测量,其测量数据准确、测量过程可靠,并且大大提高了投影栅相位法的测量效率。     

基于图像的万能工具显微镜设计及误差分析

针对原有万能工具显微镜的缺点,提出一种基于图像的万能工具显微镜改进方法.该方法采用电荷耦合器件CCD(Charge Coupled Devices)图像技术,可大大提高测量精度并降低操作人员的劳动强度.本文给出测量系统的结构和工作原理,建立了系统数学模型,进行了系统误差分析并完成系统设计.该测量系统测量范围为200 mm×100 mm,其测量精度可达到1μm.     

基于测量船角变形光电测量系统的研究

在测量船上,其主要测量设备如光测设备、雷达等,均需要以惯导平台(以下简称惯导)提供的地平真北的大地坐标作为基准。研制一套新型船体变形测量系统,在各主要测量设备之间,建立精密的光学联系,采用先进的电荷耦合器件,先进的通讯与控制模式将各测量端子获得的图像数据集中到中心控制台,利用性能优良的计算机集中处理各测量端子的测量原始图像数据。该测量控制方案,一方面使各测量端子实现了标准化、模块化设计,提高了系统的可靠性;另一方面,由于采用了数据集中处理模式,所有的校准工作均由中心控制台来统一完成,测量点标校可在中央控制台集中操作,降低了因人员及环境因素导致的测量误差。测出由于船体变形引起的它们相对惯导之间的三自由度变化角,其测量精度达到5″之内。     

阵列摄像机测量系统研究与实现

针对特定目标测量的实时性和消除危险性要求,设计并实现了基于阵列摄像机的智能图像实时目标测量系统。该系统综合利用图像预处理和图像判读技术,在改进ViBe等相关算法的基础上,对视频图像进行连续的实时滤波、目标检测和定位实现对目标的智能测量,同时提出基于多路视频信息定位目标落点算法。实验结果表明,该系统精度高、实时性强,具有较高的实用价值。     

氯盐腐蚀钢绞线的断裂效应分布模型

建立腐蚀钢绞线的断裂效应分布模型是基于概率理论计算腐蚀预应力混凝土构件剩余承载力的基础.以前期氯盐腐蚀钢绞线蚀坑尺寸测量统计试验工作为基础,采用有限元模拟和概率统计方法建立了不同平均腐蚀程度钢绞线在不同平均应力水平下的断裂效应分布模型.     

基于波前修正的大尺寸测量图像恢复技术研究

针对现场大尺寸测量难以避免的空气扰动问题,提出了一种采用波前修正的图像恢复方法对经靶镜反射后的畸变激光光斑进行复原,对微米级精密测距、准直的测量结果修正,以提高现场大尺寸测量精度的方法.实验证明:该方法能有效的解决由于大气扰动而产生的图像抖动、变形等问题,从而使测量精度提高,有效测量距离增大.     

层析测量聚合物材料内部连续变化的离面变形场

结合时域相位解卷绕和相位对照谱域光学相干层析技术,提出了一种层析测量聚合物材料内部连续变化离面变形场的方法.该方法通过实时拍摄参考面与被测样件之间的干涉条纹,利用时域相位解卷绕方法复原出真实相位,解调出离面变形场的连续变化过程.该方法的特点在于测量速度快、灵敏度高、抗噪能力强,可以实现连续变化下的变形场层析测量.文中搭建了一套测量深度为6 mm, 深度分辨率为15 μm的实验系统,通过测量硅胶薄膜材料在固化过程和热变形过程的离面变形场,验证了该方法的可靠性.结果表明,这种高精度层析测量方法特别适用于聚合物材料变形场的动态力学特性研究.     

一种半耦合韧性断裂准则及其在TRIP780中的应用

为研究高强钢板材在冷成形下的损伤演化与韧性断裂行为,将DF2012韧性断裂准则修正为初始损伤判据,同时参考连续损伤力学理论引入损伤变量D以衡量材料的累积损伤,并将其耦合到塑性模型中,构建了一种半耦合韧性断裂准则。以TRIP780高强钢板为研究对象,针对不同应力状态设计了6种形状的试样,借助电阻损伤测量法与DIC数字图像法进行了力学性能试验并测定初始损伤位移。采用非相关流动准则(NAFR)的Drucker各向异性屈服函数和Swift-Voce硬化模型准确描述了材料的塑性变形过程,然后分别利用试验模拟混合法和逆向工程法对初始损伤模型和损伤演化参数进行了标定。使用Fortran语言将构建的本构模型与损伤演化模型编译为VUMAT子程序并嵌入ABAQUS/Explicit模块中进行断裂模拟预测,并与未耦合损伤模型进行比较。结果表明：构建的半耦合韧性断裂准则能够准确描述TRIP780板材在不同应力状态下变形后期的损伤诱导软化行为,预测的断裂位移最大相对误差仅为1.31%。相较于常用的非耦合断裂模型,所提模型针对具有软化效应的高强钢表现出明显的优越性,适合用于高强钢板冷冲压成形的破裂预测中。     

引入边缘信息度量的自由形变图像配准

为了分析空心旋转圆盘的弹塑性应力分布机理,采用双剪应力屈服准则对理想弹塑性材料、等厚度空心旋转圆盘进行了弹塑性应力分析.结果表明,空心旋转圆盘的径向应力随着弹塑性转速的增大而增加,随后却随着转速的进一步增大而减小;而环向应力随着弹塑性转速的增大一直趋于增加;塑性极限转速随着空心旋转圆盘的内外径比值的增大而减小.由于双剪应力屈服准则与Tresca屈服准则的屈服轨迹分别对应屈服轨迹的上限和下限,在结构设计中,基于双剪应力屈服准则的设计,能够充分发挥材料的潜能,而基于Tresca准则的设计则趋向于保守.     

复杂截面导轨变形的计算机辅助分析

用有限元方法分析复杂截面导轨在均布载荷作用(当承载货物时)下的变形情况．用米赛斯准则为判据，以有限元分析软件ANSYS为工具，给出了导轨在均布载荷作用下，其应力、应变及变形的情况提出了一种分析导轨受力变形的有效方法．确定出了权限载荷Fmax，并应用试验结果对计算结果进行了验证。     

U形肋正交异性组合桥面板力学性能

为验证桥面板在局部车轮荷载作用下的受力特性及桥面板在桥梁第二体系中的受力性能,提出新型U形肋正交异性组合桥面板系统,并区分其与常规桥面板的受力性能.设计制作了3个不同桥面板试件,其中包括1个混凝土桥面板,1个正交异性钢桥面板,1个带U形肋正交异性组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形等.试验结果表明:U形肋正交异性组合桥面板在车轮荷载作用下其局部应力水平显著低于正交异性钢桥面板,具有较强的抗疲劳性能;U形肋正交异性组合板在桥梁第二体系的承载能力分别是混凝土桥面板和钢桥面板的1.37倍和0.93倍.     

钢纤维混凝土细观的参数测量

针对钢纤维混凝土研究中缺乏有效纤维分布细观几何参数检测手段的状况,提出了基于计算机图形图像技术的纤维分布细观几何参数的测量方法,并论述了该方法的测量原理,根据钢纤维混凝土图像的特点,设计了对图像进行图像分割、噪声消除、特征提取、直线拟合等计算机图形图像处理、然后进行参数测量的方案.对曲靖—陆良高速公路钢纤维混凝土试验路面进行了纤维分布细观几何参数测量实验,实验表明,测量数据准确可靠.     

基于最小相关准则的新阈值法

阈值法是图像分割的一种重要方法,在图像处理与识别中广泛应用。针对基于最大相关准则的求和运算与取小运算两种阈值化分割准则对有些图像无效的问题,本文提出了基于相关量的取大运算再最小化分割新准则。实验结果表明,本文的方法是可行的。     

Portable device for the local three-dimensional deformation measurement using a single camera

The aim of this paper is to establish and validate a portable device for the local three dimensional deformation measurements using a single camera combined with a triangular prism mirror and two mirrors. The mirrors were utilized to convert a single camera into a stereo image system, which views a test object from two different directions and records the surface images of the test specimen on the two halves of the camera sensor in order to achieve a three-dimensional measurement. The proposed system consists of a single camera and the reflection system was integrated into a portable device to achieve a truly portable, low-cost,local three-dimensional deformation measurement, one-time calibration and easy implementation in situ. The optical design and measurement procedures to obtain the three-dimensional(3 D) deformation measurements of the proposed system were described in detail. The efficiency and precision of the proposed system were verified by measuring the displacements of a translated flat plate. As a practical application, the proposed system is used to measure the out-of-plane displacement of an aluminum circular plate with a central load. Moreover, the normal strain measurement of a plastic beam under symmetric four-point bending via an outer loading frame was also presented. The measurement results are in good accordance with the data obtained by strain gauges. The experimental results revealed that the proposed system was practicable and effective for the local three-dimensional deformation measurement. This system well-suited to both laboratory and field condition and will have significant application in the fields of engineering.     

Numerical study on explosion-induced fractures of reinforced concrete structure by beam-particle model

In the field of disaster prevention mitigation and protection engineering, it is important to identify the mechanical behaviors of reinforced concrete (RC) under explosive load by simulation. A three dimensional beam-particle model (BPM), which is suitable to simulate the fracture process of RC under explosive load, has been developed in the frame of discrete element method (DEM). In this model, only the elastic deformations of beams between concrete particles were considered. The matrix displacement method (MDM) was employed to describe the relationship between the deformation and forces of the beam. A fracture criterion expressed by stress was suggested to identify the state of the beam. A BPM for steel bar, which can simulate the deformation of steel bar under high loading rate, was also developed based on the Cowper-Symonds theory. A program has been coded using C++ language. Experiments of RC slab under explosive load were carried out using the program. Good agreement was achieved between the experimental and simulated results. It is indicated that the proposed theoretical model can well simulate the fracture characteristics of RC slab under explosive load such as blasting pit formation, cracks extension, spallation formation, etc.     

低层冷弯薄壁型钢结构住宅整体性能分析

基于有限元方法建立了典型低层冷弯薄壁型钢结构住宅的整体模型,通过计算分析得到了结构的模态,并获得了风荷载和地震荷载作用下结构的内力、变形和墙体剪力。通过改变楼板平面内刚度,验证了相对刚度法中楼板平面内无限刚性假设的合理性;并建议针对形体复杂的低层冷弯薄壁型钢结构,应采用有限元整体建模的方法求解墙体剪力。结果表明,低层冷弯薄壁型钢结构具有良好的整体性能,在抗震设防烈度为6度的地区可以满足承裁力和变形的要求,且安全储备充足。