基于数字散斑相关法的变形量测软件研制及应用

针对数字散斑相关变形量测应用推广的关键技术问题,自行研制了数字散斑相关变形量测实用软件系统,该系统由图像分析程序PhotoInfor和结果后处理程序PostViewer两大部分组成.PhotoInfor主要通过数字图像相关分析获得观测目标的位移与应变,PostViewer则主要针对PhotoInfor分析结果,进行位移矢量、等值线、云图等可视化分析,以及用于定量分析的数据提取和多种格式的图形批量输出等.利用此软件分析了混凝土材料表面位移矢量与应变场分布.结果表明,混凝土试件在峰值压力前,主要表现为整体压缩,并出现细小裂纹,而在峰值压力后,裂纹逐步扩展为裂隙,局部化特征明显,随着轴向压缩的增加,裂缝两侧位移呈线性增长.     

改进的电子散斑干涉法

电子散斑干涉法在处理大面内位移物体时，因变形前后散斑场失配，相关性消退，干涉条纹严重退化，导致体现变形的相位信息无法准确获得，针对该问题，将二维数字散斑相关法引入电子散斑干涉法中，由散斑相关法探测导致散斑失相关的二维面内位移场，用数字的方法将失配散斑场进行再对准，使干涉条纹恢复，用离面位移敏感电子散斑光路得到离面位移，再与散斑相关所得的面内位移场相结合，可以求得物体三维位移，最后，对周边固定、中心加栽典型试件进行了测量，结果表明该方法是合理可行的。     

改进的电子散斑干涉法

电子散斑干涉法在处理大面内位移物体时,因变形前后散斑场失配,相关性消退,干涉条纹严重退化,导致体现变形的相位信息无法准确获得.针对该问题,将二维数字散斑相关法引入电子散斑干涉法中,由散斑相关法探测导致散斑失相关的二维面内位移场,用数字的方法将失配散斑场进行再对准,使干涉条纹恢复.用离面位移敏感电子散斑光路得到离面位移,再与散斑相关所得的面内位移场相结合,可以求得物体三维位移.最后,对周边固定、中心加载典型试件进行了测量,结果表明该方法是合理可行的.     

数字散斑相关方法的数学模型及研究

参鉴最优化设计方法和数字图象相关匹配原理，建立了数字散斑相关方法的数字模型，并对变形测量过程的描述和几何意义作了讨论。     

相移电子散斑干涉法测量面内变形

叙述了相移式电子散斑干涉法测量面内变形的原理、电子散斑图的计算机处理方法及测量例．采用分段多次测量可以扩大面内变形的测量范围，和一般电子散斑干涉术相比，相移式电子散斑干涉法提高了相关条纹位相的计算精度，因而提高了面内变形的测量精度，并可得到面内变形的三维立体图．     

数字散斑相关的亚像素搜索方法比较

针对数字散斑相关方法中的二次曲面拟合、高斯曲面拟合、双线性插值、梯度法等常用的亚像素搜索技术进行了研究,建立亚像素搜索实验系统,对上述亚像素搜索技术的精度和效率进行了比较分析.结果表明,在上述几种方法中梯度法的搜索精度最高.     

数字散斑相关技术中散斑颗粒尺寸大小对测量精度影响的研究

通过选取不同颗粒尺寸大小的散斑场针对不同距离,不同位移情况下进行了实验研究比较,给出了散斑颗粒尺寸大小对测量精度的影响.并以实验结果的相对误差为依据,为将数字散斑相关测试技术实际用于大型建筑工程安全检测时散斑场的人工制作提供一个可靠的实验参考依据.     

应用数字散斑技术的沥青混合料劈裂应变研究

采用数字散斑相关方法对沥青混合料试件间接拉伸试验中的拉伸应变进行研究.通过程序模拟散斑图的拉伸试验,得出所用数字散斑相关方法处理程序可用,且具有很高精度;通过与应变片测量法、计算法的比较和分析得出数字散斑相关方法的有效性.结果表明,数字散斑相关方法用于测量间接拉伸应变有效可行.     

数字散斑相关方法测量混凝土裂缝尖端演化过程

阐述了数字散斑相关方法的基本原理.采用爬山搜索法进行整像素搜索,基于梯度的搜索算法计算亚像素位移、位移场局部最小二乘拟合计算应变场.测量了混凝土三点弯曲梁裂缝尖端的演化过程,给出了试件加载过程的载荷-位移曲线以及裂缝扩展的过程.由DSCM分析结果,获得了试件在不同载荷下裂缝尖端的位移场与应变场.为深入研究含裂纹体材料和结构的断裂破坏提供了一个有效的实验方法.     

功能梯度材料的数字散斑相关方法实验研究

利用数字散斑相关方法对功能梯度材料I型静态断裂特性进行实验研究,并利用有限元软件进行数值模拟.首先通过在环氧树脂中添加玻璃微珠,利用重力沉降法制备功能梯度材料试件.为对比材料梯度对静态断裂行为的影响,准备了三种梯度变化规律的试件.然后对功能梯度材料试件进行3点弯曲实验,通过CCD采集试件散斑场,利用数字散斑相关方法计算应力强度因子.通过与有限元模拟结果进行对比,验证了实验结果的正确性.最后分析不同梯度变化规律对材料断裂性能的影响,证明材料弹性梯度对位于弹性模量较小边的静态裂纹具有保护作用.     

激光散斑位移测量方法研究

激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法,这种方法具有很强的实用价值。散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量,也可以进行面内微位移测量。主要是对面内微位移进行了测量研究,利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD记录下来,分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理,并得出了相应的结论。最后,对以上两种测量法的特点和测量误差产生的原因都作了简单的分析和比较。     

基于DIC方法的混凝土压缩试件裂纹识别

基于特殊设计的混凝土试件单轴压缩破坏试验,结合高分辨率CMOS采集到的逐级加载过程中的变形图像,采用数字图像相关方法(Digital Image Correlation,以下简称DIC方法),应用由MATLAB和C++语言混合编程的开放式二维数字图像相关方法计算平台,研究分析了混凝土试件表面受力变形直至破坏全过程位移场分布、特点,计算获得了较为准确的试件裂纹表面形态、长度、位置等数字化的基本裂纹信息,为进一步直接、准确地建立混凝土试件或构件的裂纹有限元分析模型,以及进一步研究混凝土结构的破坏特征和断裂机理有着重要的意义和价值。     

含转折非连通断层岩石破坏过程的试验研究

以数字散斑相关方法( DSCM)为手段,对含有转折非连通断层岩石破坏过程进行了试验研究.研究了岩石破坏过程中的试件表面的变形场演化过程.通过DSCM系统观测加载过程中的散斑图像,分析得到各个时刻的位移场及应变场,试验结果反映了转折非连通断层变形破坏的整个过程.结果表明,变形最初集中在岩石的弱性结构面上,并且变形破坏过程也受弱性面控制,裂纹尖端为应力集中程度最高的区域,新裂纹从这里产生并扩展,最后导致整个结构的破坏.利用变形场统计指标Cv值分析发现,该值在岩石均匀变形阶段变化较为缓慢,在岩石破坏前迅速上升,因此,可以利用Cv值对岩石破坏进行预测.     

基于数字图像相关的古建筑彩绘梁损伤识别方法

针对传统损伤识别需布设接触式传感器而不利于古建筑木结构保护的问题,利用古建筑自身彩绘图案探索基于数字图像相关原理(DIC)的非接触式损伤识别方法。通过数码相机拍摄古建筑彩绘木梁振动时序图片,采用整、亚像素位移搜索算法解算木梁上各点的位移响应时程,利用傅里叶变换得到幅频、相频曲线,进而通过幅频幅值和相频相位角提取木梁的工作模态;利用DIC方法可获取沿梁长方向所有像素模态信息的优势,引入振型转角模态、曲率模态作为损伤特征指标进行损伤识别。数值算例和彩绘简支梁实验结果表明,采用DIC方法获得的工作模态能准确识别木梁的损伤部位和损伤程度的相对大小,为古建筑木结构预防性保护提供了新技术手段。     

介质损耗数字化测量方法综述

介质损耗(简称介损)是一个微小值,外界干扰容易给介损测量造成大的影响,而实时性也是在线监测追求的一个指标,因此高精确度、快速的介损数字化测量方法是介损在线监测系统的关键部分。介绍了目前介损测量时用到的各种数字化测量方法,即对数字化过零比较法、相关函数法、正弦拟合法、傅立叶变换及其改进算法和神经网络法等进行了综合评述,给出了它们的基本原理、分析了它们的性能和优缺点。最后,对介损数字化测量的发展趋势和研究动态提出了看法。     

Compensation excavation method control for large deformation disaster of mountain soft rock tunnelOA

In recent years, the mine tunneling method and the new Austrian tunneling method have been considered the main theories of tunneling approaches in China. It is difficult for the traditional technique to overcome the large deformation problems imposed by complex geological conditions of mountain soft rock tunneling. Hence, the compensation excavation method has been proposed to solve this issue under the consideration that all damage in tunneling originates from the excavation. It uses supportive...