應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-11-07 22:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 法可以人為地控制所制作斑點(diǎn)的大小，使得測(cè)量靈敏度可以在較大的范圍內(nèi)變化。非相干光散斑法已用于測(cè)量雷達(dá)天線(xiàn)的熱變形、大的混凝土構(gòu)件的變形和裂紋尖端位移場(chǎng)等。用途激光散斑干涉法的用途很廣，除了測(cè)取物體的位移、應(yīng)變外，還可以用于無(wú)損探傷、物體表面粗糙度的測(cè)量、塑性區(qū)測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量、紋尖位移場(chǎng)測(cè)量等方面五、數(shù)字圖像相關(guān)法基本原理數(shù)字圖像相關(guān)法(Digital Image Correlation Method，簡(jiǎn)稱(chēng)DICM)，又稱(chēng)為數(shù)字散斑相關(guān)法(Digital Speckle Correlation Method，簡(jiǎn)稱(chēng)DSCM)，是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的一種圖像測(cè)量方法。數(shù)字圖像相關(guān)(Digital Image Correlation，)測(cè)量技術(shù)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的一種圖像測(cè)量方法，是一種非接觸的、用于全場(chǎng)形狀、變形、運(yùn)動(dòng)測(cè)量的方法。它是現(xiàn)代先進(jìn)光電技術(shù)、圖像處理與識(shí)別技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是現(xiàn)代光側(cè)力學(xué)領(lǐng)域的又一新進(jìn)展。它將物體表面隨機(jī)分布的斑點(diǎn)或偽隨機(jī)分布的人工散斑場(chǎng)作為變形信息載體，是一種對(duì)材料或者結(jié)構(gòu)表面在外載荷或其他因素作用下進(jìn)行全場(chǎng)位移和應(yīng)變分析的新的實(shí)驗(yàn)力學(xué)方法。在實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)領(lǐng)域中，對(duì)于不同載荷下，材料和結(jié)構(gòu)表面的變形測(cè)量一直是一個(gè)較難的課題。一般包括接觸式和非接觸式兩種，對(duì)于一般使用的電阻應(yīng)變片接觸式測(cè)量方法，受其測(cè)量手段的限制，不能得到全場(chǎng)數(shù)據(jù)，且測(cè)量范圍有限，不能得到物體整體上的變形規(guī)律。而對(duì)于全場(chǎng)的非接觸式光學(xué)測(cè)量方法，包括干涉測(cè)量技術(shù)(例如全息照相干涉法，散斑千涉法)和非干涉技術(shù)(例如網(wǎng)格法和數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量法)。由于干涉測(cè)量技術(shù)要求有相干光源，光路復(fù)雜，且測(cè)量結(jié)果易受外界震動(dòng)的影響，多在具有隔振臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，應(yīng)用范圍受到了極大的限制。而非干涉測(cè)量技術(shù)是通過(guò)對(duì)比變形前后物體表面的灰度強(qiáng)度來(lái)決定表面變形量，對(duì)光源和測(cè)量環(huán)境要求較低。數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量技術(shù)可以直接采用自然光源或白光源，通過(guò)具有一定分辨率的CCD相機(jī)采集圖像，并利用相關(guān)算法進(jìn)行圖像處理得到變形信息，可以說(shuō)，DIC是一種基于數(shù)字圖像處理和數(shù)值計(jì)算的光學(xué)測(cè)量方法。由于該技術(shù)的直接處理對(duì)象是數(shù)字圖像，而隨著科學(xué)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，數(shù)字圖像的分辨率和清晰程度不斷擴(kuò)大，因此，數(shù)字圖像處理技術(shù)的測(cè)量精度也在不斷提升。由于數(shù)字圖像測(cè)量技術(shù)的上述優(yōu)點(diǎn)，使得DIC技術(shù)被廣泛接受，并被視為測(cè)量表面變形的一種有力而又靈活的工具。在材料科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于不同材料的應(yīng)變、變形的測(cè)量一直是一個(gè)較為重要的課題，對(duì)于研究材料的性能以及內(nèi)在的變形規(guī)律等具有重要的意義。而數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量技術(shù)具有測(cè)量應(yīng)變、變形顯著的優(yōu)點(diǎn)，因此，將數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在該領(lǐng)域具有很大的前景。目前，DIC技術(shù)已經(jīng)在材料的力學(xué)行為測(cè)試與分析上有著許多應(yīng)用。尤其是對(duì)于低維膜材料、生物材料、木材及巖石材料的變形場(chǎng)的定量測(cè)量。但是對(duì)于在金屬材料方面的運(yùn)用并不是很普遍，尤其是在國(guó)內(nèi)這方面的報(bào)道相對(duì)較少。在國(guó)外，Puerto Rico大學(xué)的Rommel等人米用DIC方法研究了鋁、磚塊等材料的變形行為，并與理論應(yīng)變值以及引伸計(jì)測(cè)量值進(jìn)行了對(duì)比，得出對(duì)于磚塊兩種方法測(cè)量應(yīng)變很準(zhǔn)確，對(duì)于￠3釆用DIC測(cè)得值要高于理論值。，測(cè)量了板材的塑性應(yīng)變比r值。此外，給出了該鋼在拉伸過(guò)程中應(yīng)變場(chǎng)的分布。在國(guó)內(nèi)，采用DIC方法來(lái)進(jìn)行金屬材料變形過(guò)程的研究較少。徐飛鴻等人利用數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量方法的理論提出了一種金屬材料塑性變形過(guò)程中塑性變形區(qū)域的識(shí)別方法。桂良進(jìn)、高付海等人進(jìn)行了數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)，將DIC方法利用在雙相鋼的單向拉伸斷裂失效的研究上，詳細(xì)分析研究了試樣的拉伸斷裂過(guò)程，捕捉了其分散性失穩(wěn)和集中性失穩(wěn)的發(fā)生時(shí)刻，得到了頸縮時(shí)刻的橫向應(yīng)變分布。劉主琛等人利用數(shù)字散斑相關(guān)法研究了鉛和銅裂紋尖端損傷區(qū)內(nèi)應(yīng)變場(chǎng)的測(cè)量。DIC在變形及應(yīng)變方面的應(yīng)用與其它基于相干光波干涉原理的光測(cè)方法（如電子散斑干涉、云紋干涉法）相比，數(shù)字圖像相關(guān)方法具有其明顯和獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：1）僅需要一個(gè)（2D DIC）或兩個(gè)數(shù)字相機(jī)(3D DIC)拍攝變形前后被測(cè)物體表面的數(shù)字圖像，其光路布置、測(cè)量過(guò)程和試樣準(zhǔn)備簡(jiǎn)單；2）無(wú)需激光照明和隔振，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較低；3）可與不同時(shí)間分辨率和空間分辨率的數(shù)字成像設(shè)備（如高速攝像機(jī)、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡）直接結(jié)合，因此適用測(cè)量范圍廣泛。適用范圍直接測(cè)量各種尺度物體表面(甚至物體內(nèi)部)在載荷作用下的位移/變形場(chǎng)；確定各種材料(復(fù)合材料、生物材料、低維材料)的力學(xué)常數(shù)(彈性模量、泊松比、殘余應(yīng) 力、應(yīng)力強(qiáng)度因子、熱膨脹系數(shù)?)；驗(yàn)證有限元計(jì)算和力學(xué)理論分析的正確性。分辨率可以達(dá)到零點(diǎn)幾個(gè)像素。優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)字圖像相關(guān)方法的優(yōu)勢(shì)非接觸、全場(chǎng)測(cè)量(與電阻應(yīng)變片相比)；測(cè)量設(shè)備、過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需激光、隔振臺(tái)，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量(與ESPI，MI，DH 相比)； 適用測(cè)量范圍廣泛，微納米尺度、高低溫環(huán)境、高速動(dòng)態(tài)(與ESPI，MI，DH 相比)； 測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，直接獲得變形場(chǎng)(與ESPI，MI，DH 相比)。數(shù)字圖像相關(guān)方法的不足目前的技術(shù)不適合宏觀物體的非均勻小變形測(cè)量； 計(jì)算較耗時(shí)，目前的計(jì)算不能實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。六、全息/數(shù)字全息干涉法基本原理全息干涉計(jì)量技術(shù)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1