基于一阶及二阶DIC方法的常应变剪切带的测量误差分析

制作了水平和倾斜的常应变剪切带,使用数字图像相关方法(DIC)对剪切带内、外的位移场和应变场进行了测量,分析了形函数、子区尺寸及测点间距对测量结果的影响。结果表明:在剪切带边界附近,一阶或二阶DIC方法的位移误差限均较大,这是因为这些区域的子区覆盖了一部分剪切带;子区尺寸越大,或测点距离剪切带边界越近,位移误差限越大;一般对于剪切带边界附近测点,二阶DIC方法比一阶DIC方法的位移误差限小;随着测点间距的增加,一阶或二阶DIC方法的剪切带的法向剪应变坐标曲线由陡峭变得平缓,剪切带宽度逐渐增加。     

基于局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法的剪切带应变测量

采用局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法测量了虚拟剪切带的应变,并将测量结果与中心差分方法的结果和理论解进行了对比,主要研究了计算窗口尺寸和子区尺寸的影响。研究发现:当子区尺寸较小且应变计算窗口尺寸较大时,局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法的测量结果接近于理论解;对于测量单轴压缩条件下低液限黏土试样破坏过程中的应变场,局部位移场最小二乘拟合方法的测量结果比中心差分方法测量结果更准确,有助于对剪切带应变的准确测量。     

考虑一阶和二阶位移梯度的数字图像相关方法在剪切带测量中的比较

当剪切带中存在二阶位移梯度或应变梯度时,研究了两种数字图像相关(DIC)方法在测量位移、应变及应变梯度中的表现。以基于梯度塑性理论的剪切带的位移解作为基础,通过Matlab仿射变换制作了具有不同平均剪切应变和应变梯度的虚拟剪切带。通过对其计算和分析得到了下列结果:当剪切带的平均剪切应变和应变梯度较高时,与只考虑一阶位移梯度的DIC方法相比,考虑二阶位移梯度的DIC方法优势明显,获得的位移、应变及应变梯度结果与理论解比较吻合,由于DIC方法测量的是平均应变,因此,剪切带中心的峰值应变将被低估;当剪切带的平均剪切应变和应变梯度较低时,剪切带中心的峰值应变可能被高估,受标准偏差的影响,考虑二阶位移梯度的DIC方法没有优势。基于上述研究结果,在单向压缩应力控制加载条件下,对砂样从开始加载至宏观裂纹出现之前变形过程中的3种应变场的4种结果进行了分析。由于应变不超过0.25,因而考虑二阶位移梯度的DIC方法的结果并无优势。     

AISI D2钢力学性能尺寸效应实验研究

为研究AISI D2钢力学性能尺寸效应现象,在常温下采用电子万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对3种不同剪切带宽度(分别为800,400,50μm)的帽形试样进行了准静态和动态加载实验.实验结果表明,流动应力和失效应变随着剪切带宽度的减小而增大,但产生流动应力和失效应变尺寸效应现象的剪切带宽度不同.基于应变率强化项修正的Johnson-Cook本构模型,通过实验数据拟合得到材料的本构关系.研究表明,修正的Johnson-Cook本构模型与实验结果吻合较好.     

非接触数字图像相关应变测量的仿真与实验研究

数字图像相关法测量全场位移和应变是一种新的实验力学方法.该测量算法中相关函数和子区大小的选择是影响最终应变测量精度的重要因素.本文采用已知应变变形的仿真散斑图,研究了测量算法中主要相关函数和子区大小在正常光照与高斯不均匀光照条件下,对应变测量精度的影响.得出了不同测量要求下,可选择的相关函数和最佳计算窗口.通过实验验证与分析了此算法的测量精度.研究结果表明,数字图像处理技术测量应变的测试精度满足基本要求.     

卡尺内量爪错位和轴线宽度对测量的影响和控制

本文对卡尺内量爪错位和轴线宽度对内径测量的影响作了理论分析,并结合实际工作经验提出解决和控制的方法.实验表明,通过该检修方法能有效保证卡尺测量内径的精度.     

挤压态Mg—Gd—Y系合金中的绝热剪切带

在经钢球高速侵彻后的挤压态Mg-Gd-Y系合金板材中发现有绝热剪切带生成.这些剪切带经腐蚀后在光学显微镜下呈亮白色,平均宽度约为10μm,带内的显微硬度明显高于周围基体,属于典型的绝热剪切带.剪切带只出现在稳定塑性侵彻阶段.整个侵彻过程中只有数条剪切带形成,这表明该合金具有较好的抗热塑失稳的能力.     

基于脉冲漏磁理论的管道腐蚀缺陷宽度定量技术

在带保温层管道腐蚀缺陷的定量检测中,缺陷的宽度定量是一项重要内容.提出了采用脉冲漏磁技术对带保温层管道的腐蚀缺陷进行检测.通过提取传感器峰值扫描波形中极值点的位置差△D作为特征量,分析了无保温层和带保温层情况下,△D随管壁腐蚀缺陷宽度的变化规律,从而得出了对管道腐蚀缺陷进行宽度定量的方法.实验结果证明了所采用方法的正确性和有效性.     

正交各向异性复合材料孔板性能参数识别测点的最优布置

基于静态位移的测量和边界元分析,性能参数识别的问题转化为极小化目标函数的问题,其中目标函数定义为测量位移与边界元计算的位移之差的平方和。求解此优化问题采用Levenberg-Marquardt算法。通过该算法适定性的分析,提出了考虑诸多因素综合影响的优化测点布置的方法。该方法的有效性得到了数值算例的验证,算例结果表明测点布置对正交各向异性复合材料孔板性能参数识别的结果有较大的影响。提出的方法可以找出测点的最优布置,得到令人满意的识别结果。     

高应变速率下TC11钛合金动态剪切行为与性能

采用分离式霍普金森压杆（Hopkinson Bar）装置系统,对TC11钛合金进行室温高应变速率（700-2100s^-1）动态剪切试验,通过光学显微镜、显微硬度分析仪、扫描电镜研究了TC11钛合金动态剪切行为、绝热剪切带微观组织与性能。结果表明：TC11钛合金随应变速率的提高绝热剪切敏感性增加;绝热剪切带由过渡区域的变形拉长组织和中间部位的细小晶粒组织组成,具有清晰的剪切变形流线,宽度约为10μm;绝热剪切带内的显微硬度值高于基体组织,是,由应变速率强化和应变强化与热软化相互作用的结果。     

基于优化子集顺序的三维OSEM图像重建算法

在有序子集算法中,大的子集个数可以加速算法的收敛,但重建图像的质量也会受到影响.为了加速OSEM算法的收敛速度,提高重建图像的质量,本文提出一种优化子集顺序的方法,该方法不仅考虑了子集间的几何相关性,还能使已选用的子集在几何上尽可能地分布均匀.实验选取3-D Shepp-Logan模型作为测试模型,并且从数量上和质量上对重建图像进行分析,结果表明,所提出的算法不仅收敛速度快,还可以减小因增大子集个数对重建图像质量造成的影响.     

基于虚拟裂缝模型求解混凝土等效断裂韧度的实用解析方法

主裂缝亚临界扩展所形成的虚拟裂缝区的粘聚力是影响混凝土断裂韧度尺寸相关性的重要因素。根据混凝土准脆性材料的断裂特性,建立了一种基于虚拟裂缝模型的求解混凝土等效断裂韧度的实用解析方法。首先根据复合材料力学和线弹性断裂力学的基本原理,将虚拟裂缝的粘聚力作为相应的边界条件,运用修正的剪滞理论,分区引入变异层,建立了分层剪滞模型;然后根据能量法则,推导出求解混凝土等效断裂韧度的解析计算模式;最后针对相关试验的数值解,得到了混凝土等效断裂韧度的解析解。结果表明,对于不同的子层数,体积系列试件的混凝土等效断裂韧度均方差和变异系数分别低于0.0398和0.0384,高度系列试件的混凝土等效断裂韧度均方差和变异系数分别低于0.0394和0.0363,从而证明了混凝土等效断裂韧度是与试件尺寸无关的断裂参数;且与数值解相比,解析解的均方差和变异系数更小,证明了本文解析方法具有更好的鲁棒性。由此得出结论,基于虚拟裂缝模型所建立的解析模式为求解混凝土等效断裂韧度提供了一种可靠的、实用的解析方法。     

A method for dynamic crack and shear band propagation with phantom nodes

A new method for modelling of arbitrary dynamic crack and shear band propagation is presented. We show that by a rearrangement of the extended finite element basis and the nodal degrees of freedom, the discontinuity can be described by superposed elements and phantom nodes. Cracks are treated by adding phantom nodes and superposing elements on the original mesh. Shear bands are treated by adding phantom degrees of freedom. The proposed method simplifies the treatment of element‐by‐element crack and shear band propagation in explicit methods. A quadrature method for 4‐node quadrilaterals is proposed based on a single quadrature point and hourglass control. The proposed method provides consistent history variables because it does not use a subdomain integration scheme for the discontinuous integrand. Numerical examples for dynamic crack and shear band propagation are provided to demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed method. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

亚像素数字散斑相关测量中计算窗口的选择

提出了一种亚像素数字散斑相关测量计算窗口的选择方法.采用模拟散斑图像,利用亚像素数字散斑相关测量中的相关系数插值法、拟合法及梯度算法原理,研究了计算窗口大小对这三种计算方法的测量精度和计算效率的影响,得出了不同亚像素精度要求下,可选择的计算方法及其最佳计算窗口.研究结果表明,测量精度越高,所需的计算窗口越大,选择合适的计算窗口可以提高测量精度和效率.     

A novel grey‐based feature ranking method for feature subset selection

Abstract

In this paper, a novel grey‐based feature ranking method for feature subset selection is proposed. The classification effectiveness of each attribute of a specific classification problem is proposed and then each attribute can be ranked. Features with higher classification effectiveness are more important and relevant and thus considered as the final feature subset for pattern classification. Experiments performed on various application domains are reported to demonstrate the performance of the proposed approach. The proposed approach yields better performance than other existing feature subset selection methods and is helpful for improving the classification accuracy in pattern classification.     

Effective shear modulus approach for two dimensional solids and plate bending problems by meshless point collocation method

For the analysis of material nonlinearity, an effective shear modulus approach based on the strain control method is proposed in this paper by using point collocation method. Hencky's total deformation theory is used to evaluate the effective shear modulus, Young's modulus and Poisson's ratio, which are treated as spatial field variables. These effective properties are obtained by the strain controlled projection method in an iterative manner. To evaluate the second order derivatives of shape function at the field point, the radial basis function (RBF) in the local support domain is used. Several numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed method and comparisons have been made with analytical solutions and the finite element method (ABAQUS).     

基于裂缝带理论的深受弯构件受剪分析

目前,现行各国规范和典型抗剪模型未能准确、合理考虑尺寸效应对深受弯构件受剪能力的影响。基于拉压杆模型,结合断裂力学中能量损失平衡方程和裂缝带抗剪理论,建立了深受弯构件抗剪计算模型;通过对大量钢筋混凝土深受弯构件受剪试验数据的回归分析,对模型进行简化;采用该模型对343组深受弯构件的受剪承载力进行计算,并将其预测结果及美国ACI318-14、欧洲EC2、加拿大CSA A23.3-04、我国规范（GB50010-2010）、Tan-Cheng模型计算结果与试验值进行对比分析。分析表明:基于裂缝带理论的深受弯构件抗剪模型预测结果较各国规范及Tan-Cheng模型的计算结果与试验值吻合良好,建议模型具有明确的力学概念且受剪跨比影响较小,消除了尺寸效应的影响,能够准确预测深受弯构件的抗剪能力。