数字图像相关法散斑图质量评价方法

为了研究数字图像相关方法中散斑图质量的有效评价问题, 采用散斑图质量表征参量——平均灰度2阶导数对散斑图质量进行了有效评价。通过分析图像插值误差与图像灰度信息分布形式之间关系, 指出散斑图平均灰度2阶导数与散斑图灰度信息分布形式之间的关系; 为了验证该散斑图质量表征参量的有效性, 利用傅里叶变换对散斑图进行平移实验, 通过Newton-Raphson(N-R)方法对平移前后的散斑图进行亚像素位移计算, 由位移计算结果可知, 具有低的平均灰度2阶导数的散斑图对应小的位移测量误差。结果表明, 平均灰度2阶导数在散斑图质量评价中具有一定的有效性; 在实际应用中, 应结合散斑图平均灰度2阶导数和平均灰度梯度对散斑图质量进行综合有效的评价。该研究为高质量散斑图的制备与选取提供了参考。     

几种计算机数字图像技术的处理效果研究

主要对在计算机数字图像处理技术中常用的灰度变换、直方图处理、图像平滑、图像分割和图像边缘提取这5种常见技术进行了研究,介绍了这些技术的理论依据、用途以及实际图像处理效果。对其中的每一种技术,还分别研究了其常见的技术类型,是对常见的数字图像处理技术的一次较为详细的介绍和研究。     

高温及超高温下水泥石力学及孔渗特性变化规律北大核心

页岩油原位注热开采过程中,井筒温度处于高温或者超高温状态,容易导致水泥环密封完整性失效,开展水泥石在高温及超高温下的力学特性和孔渗特征变化规律极为重要。对此,研究了不同温度热处理条件下水泥石力学特性的变化,基于数字图像相关技术,分析了高温处理后水泥石破坏模式的变化,采用低场核磁共振技术对于热处理后水泥石孔隙度和渗透率的变化规律进行了研究,并分析了孔隙度与渗透率关系的相关性。研究结果表明,对于高温处理后的水泥石试样,随着热处理温度的不断增加,水泥石单轴压缩强度先增加、后减少。试样的孔隙度和渗透率不断增加,其规律为先缓慢增加、后快速增加,主要是因为热处理温度较低时,产生的主要是微、小孔隙且并未发生连通;随着热处理温度的不断提升,部分微、小孔隙聚合成为中、大孔,且不同级别的孔隙之间出现连通,进而导致渗透率显著升高。研究结果对于页岩油原位注热开采过程中水泥环密封完整性的保护以及水泥浆配方的优化具有重要的参考意义。     

爆炸冲击波载荷下预制孔铝板的动态响应

为研究爆炸冲击波对破片穿孔后板结构的毁伤效应,使用激波管为冲击波加载设备,对不同孔形的预制孔铝板进行冲击波加载.利用三维数字图像相关(3 D-DIC)技术,分析固支预制孔方形铝板在冲击波加载条件下的动态响应,得到预制孔铝板的动态响应和变形失效过程.结合3 D-DIC结果分析孔形对靶板刚度、破坏形式、承载能力的影响.结果表明:圆形孔靶板刚度最大,圆形孔靶板的极限承载能力最大,菱形孔靶板极限承载能力最差;孔形对撕裂破坏的影响主要体现在孔的角点在靶板分布上.该实验结果对固支板结构的抗爆设计具有一定参考价值.     

基于SEM图像的煤层气渗流裂隙开度影响的模拟研究

通过SEM技术获得煤真实裂隙结构,用以解决煤的非均匀性表征问题。基于裂隙结构特征,使用COMSOL求解Stokes方程来计算气体流动的动力特性,并建立气体渗透率的计算模型,同时定量化的研究了裂隙开度对渗透率的影响。结果表明:裂隙开度对煤层气渗透率的影响很大,同时当考虑Klinkenberg效应时,修正了其气体裂隙流动模型。     

梯度结构铜铝合金的室温加工硬化行为EI北大核心CSCD

在液氮温度下将4 mm厚的Cu-4.5%(质量分数)Al合金板材双表面机械研磨2 min,形成~250μm厚的梯度结构层,在梯度结构层内产生了位错、层错、纳米孪晶等缺陷密度由表及芯呈梯度减少的微观结构,用数字图像相关法研究了拉伸过程中剪切带的演变过程。结果表明,双面约束的梯度结构材料能避免应变局部化,均匀分布的应力应变使材料避免了在较早阶段塑性失稳进入颈缩阶段,较好的保持了加工硬化能力。     

数字图像相关法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字图像相关方法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。试验通过数字图像相关方法测定裂纹尖端区域位移场数据,将位移场数据带入极坐标系下位移场方程,计算裂纹尖端位置和应力强度因子。试验结果表明：采用该方法可以准确的测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子、裂纹尖端位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究方法因不能准确测定裂纹尖端位置和扩展方向,而无法准确测定岩石应力强度因子的难题。     

基于图像测量粉砂三轴试样变形特性试验研究

应用三轴试样变形数字图像测量技术,对不同密度干燥和饱和状态的粉砂试样进行了三种围压条件下的三轴试验,通过对各种试验条件下的应力应变试验曲线的对比分析,从细观角度分析了围压、密度和孔隙水作用对粉砂试样变形的影响机理,得出了一些结论。     

不同循环加卸载路径下红砂岩声发射与应变场演化规律研究

为研究不同循环加卸载路径下红砂岩的损伤演化规律,基于MTS815岩石力学试验系统对红砂岩开展恒下限和变下限循环加卸载试验,同步进行声发射和数字图像相关技术(DIC)监测。结果表明：相较于单轴压缩试验,恒下限循环加卸载下岩石平均抗压强度提高了6.5%,变下限循环加卸载提高不显著。恒下限循环加卸载下Felicity比平均值随应力增大而持续减小,而变下限循环加卸载后期的Felicity比基本保持不变。表观应变场演化趋势与声发射变化特征一致,恒下限循环加卸载下岩石破坏前损伤变形逐渐增大,呈缓增型特点;而变下限循环加卸载下加卸载前期损伤应变较分散,直至应力超过峰值强度66%时,岩石较大表观应变点才由分散快速集中,局部区域变形急剧增大,呈突变型特点,试样表现为剧烈的脆性破坏,实际工程中应予以重视。     

基于立体视觉的数字图像相关方法在爆破抛掷作用研究中的应用

爆破抛掷物能否按照设计运动直接决定爆破工程的成败。为进一步研究爆破抛掷作用过程,量化研究抛掷物运动状态,本文采用数字图像相关和立体视觉原理,建立了爆破抛掷物运动观测系统。应用该系统观测了混凝土模型爆破试验过程,通过数字图像相关匹配算法进行抛掷物的跟踪,通过立体视觉技术计算抛掷物三维运动轨迹坐标,进而得到了其运动速度。结果表明,抛掷物的运动过程可分为整体加速运动和分散减速运动两个阶段。在第一阶段：在爆生气体推动下,抛掷物以一整体做加速运动,此阶段持续时间9ms,在6.5ms时抛掷物脱离爆破漏斗,最大速度可达16.63~19.65m/s;在第二阶段：抛掷物逐渐破裂、分散成块,处于不同区域、不同形状的碎块运动状态均不同,表面碎块的速度最大,可达26.24m/s,是潜在的爆破飞石,其只受到重力和空气阻力作用,做减速运动;中下部碎块在残余气体推动下,同样做减速运动,但减速缓慢,速度为9~16m/s;薄片状碎块在飞行中不断翻转,消耗自身动能,其中速度最小的仅为5~6m/s。整体运动阶段简单,而分散运动过程较复杂,除爆破参数、介质自身性质外,抛掷物碎块的形状、所处位置也会影响其运动状态,抛掷物表面碎块速度最大,更易形成爆破飞石。本文为量化研究爆破抛掷作用和预测爆破飞石提供了一种有效的新方法。