三截面法在光弹图像处理中的应用

为了适应光弹图像自动处理的需要,本文采用 SHIBUYA 等人提出的一种计算方法——三截面法,将模型光弹应力分析程序化.这种方法只需利用等差线条纹,避开了等倾线,减少了误差来源,并且可以只求出某一指定截面上的应力,不必将全场应力求出,计算量小,速度快,对其提供的条纹级次精度愈高,计算结果的精确度愈好。为了获取较高精度的条纹级数,本文提出了一个用以确定整、半数级次的干涉条纹细化法,以及求取分数级条纹级次的曲线拟合法,方法简单,速度快,精度高。     

应力波和动光弹等差条纹的分析与判读

介绍了动光弹的基本原理，并从理论上回答了动光弹应用中的一些问题，如惯性力可否忽略等．并在总结回顾动光弹等差条纹级次判读方法的基础上，提出了把应力波理论与等差条纹分析判读相结合的方法，这样不仅使条纹判读的概念更清晰，而且可提高条纹分析和级次判读的准确性．     

3D打印混凝土各向异性力学性能研究

近年来,混凝土3D打印技术在土木建筑等领域取得了快速的发展和应用。与模板浇筑工艺不同,3D打印在逐行逐层堆叠的建造过程中引入了一定量的层间弱面和空隙,造成了细观非均质性;而且3D打印过程无法自动嵌入钢筋,制备纤维混凝土作为打印材料可有效改善力学性能。本文首先制备了一种适用于挤出型3D打印工艺的玄武岩纤维增强陶砂混凝土,将水平打印层作为XY平面,然后从三个正交方向加载,实验测试了3D打印混凝土的抗压、抗弯等力学性能,提出了各向异性系数及其评估方法。研究结果表明,对于单轴压缩,X方向强度最高,而对于抗弯性能,Y方向强度最高。纤维对挤出型3D打印材料的各向异性影响较大,纤维掺量越大,各向异性越大。     

爆炸应力场的动态云纹-光弹分析

作者首次成功地完成了爆炸加载的动态云纹-光弹混合试验,并借助于国产多火花式动态光弹性仪获得了一次爆炸加载下双折射材料中与应力波相应的云纹条纹和光弹条纹。根据云纹-光弹条纹分析了炸药爆炸产生的应力场,获得了应力场各分量随径向距离分布的规律,为定量研究爆炸应力波传播和衰减规律开创了一项新的实验技术,提供了理论分析依据。     

等差线和等倾线的计算机识别及绘制

在普通光弹仪上配置光电耦合二极管信号采集装置和专用程序计算机,就构成了能实时地处理光弹图象的系统。CCPD-1024成线阵排列,能同时采集模型中一个截面上的光强信号。等色线或等倾线条纹的位置由计算机从光强分布图上读出。CCPD-1024对模型扫描时,计算机记录了各个截面上的等色线和等倾线位置的信息,并据此绘制出反映全场性分布的光弹性条纹图案。     

固体火箭发动机燃烧室光弹性分析

本文运用光弹性法研究了某型固体火箭发动机燃烧室内端燃型药柱和星柱型药柱两种形状的固体复合推进剂的残余应力场,测定了光弹材料的弹性模量、泊松比、线胀系数、材料条纹值和冻结温度,获得了光弹材料在压应力和温度应力下的等差线条纹图,分析了应力分布情况.     

3D打印石膏试件力学性质实验

3D打印技术目前已广泛应用在医疗、航空、汽车、建筑等领域,文中做了3D打印技术在岩石力学领域的应用尝试.利用3D打印技术制作两种类型的石膏试件进行实验室单轴压缩试验.实验表明:3D打印技术可以快速、精确、灵活地制作出所需复杂尺寸的试件;打印石膏试件密度较低;3D打印石膏试件具有强度低和塑性强的特性;简单标准试件的力学性质具有可重复性,含裂纹试件力学性质差异较大;含裂纹试件的制作尚存在技术上的困难.     

用贴片光弹法研究螺栓预紧力

贴片光弹法是一种通过精确测量表面应变来获得应力的光测实验方法。为了有效且快速的评价螺栓预紧力,采用贴片光弹的方法,在螺栓头部表面粘贴一片环氧树脂材料,对螺栓施加一定的预紧力时,在反射光弹仪的偏振光场下直接可以观测到螺栓头部贴片中的光弹条纹。随着螺栓预紧力的变化,条纹相应发生改变,从而获得螺栓预紧力与光弹贴片中条纹级数的关系。由于该方法具有灵敏度高、直观、全场、简单等诸多优点,适合现场测量和检测,从而便于推广。     

3D打印技术在岩石力学中的应用

3D打印技术是近30年快速发展的先进制造技术,不同于传统成型技术所采用的压制、锻造、铸造等方法,3D打印技术的原理是通过计算机构建三维数字模型后,用极薄的物理层将构件叠加打印出来。本文根据打印材料以及成型工艺的不同,对代表性3D打印技术进行了详细的分类,并阐明了不同种类的3D打印机工作原理,同时总结了3D打印技术的研究现状,并且结合已有的研究成果分类阐述了3D打印技术在岩石力学中的应用,其中包括基于3D打印技术的岩体物理模型研究、3D打印岩体各向异性特征研究、常温下3D打印岩体的力学性能研究、高温下3D打印岩体力学性能研究。最后总结了3D打印技术在岩石力学应用中的主要优势,并结合目前研究情况提出了3D打印技术在岩石力学中的应用的下一步研究。     

散斑光弹性干涉法

全息干涉法和普通光弹性法相结合产生了全息光弹性法。与此类似,本文建议将散斑干涉法和光弹性相结合形成具有一定特点的散斑光弹干涉法。近十几年来,散斑干涉法得到了很快的发展,可以获得面内或离面位移,错位散斑干涉法则可获得位移梯度场。本文建议将光弹性透明模型置于双光束散斑干涉光路中,通过两次曝光法可以获得模型的应力条纹图案。但和全息光弹性法相比,只要选择合适的漫反射器,用散斑光弹干涉法可以获得不受等差线干扰的、单纯的等和线条纹图。同样的理由,也可以获得三维应力模型冻结切片的等和线条纹图。更有意义的是采用双光片散光穿透模型的散斑光弹性干涉法将有可能获得整体三维应力模型内部的绝对光程应力条纹图,这将为三维应力分析提供一种新的实验方法。     

一种动光弹模型材料的制作方法及其应用

基于#618环氧树脂、甲基六氢苯酐、促进剂DMP-30、环氧树脂消泡剂四种原料,提出制作光弹性模型的新配方和新方法,并利用单轴压缩实验、电测法和动态光弹法分别测定了制作的光弹模型的动态力学参数。新方法工艺简单,制作周期短,对人体无害。制作的光弹模型初始应力小,表面光洁,质地均匀,透光性好,光学灵敏度高,具有良好的机械加工和切削性能。通过三点弯曲梁冲击实验,得到了清晰的光弹等差条纹图像,验证了该配方和方法制作的模型可以应用于动态光弹性实验。     

3D打印陶砂轻质混凝土的制备与力学性能测试

混凝土3D打印在土木建筑等领域取得了迅速的发展和应用，利用陶砂制备3D打印混凝土材料有利于提升打印结构的轻量化。本文首先研究了陶砂的物理性质，配制了5种不同陶砂掺量的混凝土，结合流动性与早期刚度测试结果，确定了满足挤出型3D打印的配合比。其次借助自行研发的3D打印机制备了4种不同路径的立方体试件和棱柱体试件，评估了打印路径对3D打印结构抗压、抗弯和劈裂力学性能的影响。试验结果为拓展陶砂材料的资源化利用，3D打印材料的设计与工程应用提供了试验数据和参考。     

光弹性—数字散斑相关混合法在光弹条纹主应力分解中的应用

光弹性法是研究结构内部应力分布问题的一个有效方法.光弹性实验中,通常可以方便地得到等色线条纹图.确定了等色线条纹级数以后,为获得平面模型中任意点的应力完全解,需要借助其它方法给出一个补充方程.本文将光弹性法与数字散斑相关法相结合,提出一种用于光弹性法分离主应力的新方法:光弹性-数字散斑相关混合法.在理论研究的基础上,设计了光弹性-数字散斑相关混合法实验系统,并通过相应的三点弯曲实验对该方法和实验系统的有效性做出分析和论证.该研究为光弹全场应力分解以及动态光弹性-数字散斑相关混合法提供了理论和实验基础.     

光弹性条纹自动检测分析系统

本文提出的光弹性自动检测分析系统,是通过光电扫描和微型计算机自动条集和处理光弹性条纹信息,能实时,准确、迅速地检测条纹密度变化很大的受力模型,仅在十几分钟内就可输出(显示和打印)全场应力光图条纹中心线及其坐标,而且结构简单,造价低(仅为其他类型的自动光弹性系统的十分之一到二十分之一).     

光固化3D打印与传统涂膜法制备聚酰亚胺的摩擦学性能比较研究

为研究光固化3D打印成形技术及其材料配方对光敏聚酰亚胺摩擦学性能的影响,分别采用光固化3D打印技术和传统涂膜成形对比评价了几种光敏型和热固型聚酰亚胺的摩擦学性能、热稳定性及机械性能等. 研究表明:为适应光固化3D打印成形需要而加入的活性稀释剂和交联剂对光敏聚酰亚胺的机械性能具有提升作用,但削弱了减摩抗磨和耐热性能;相较于涂膜成形的热固性聚酰亚胺,3D打印样品的耐热性能降低,摩擦系数升高了0.08,磨损率增加了9×10?6 mm3/(N·m). 尽管光固化3D打印聚酰亚胺的减摩抗磨性能低于热固成形聚酰亚胺,但基于光固化3D打印技术的一体成型、高精度和自由制造等诸多优势,对实现高性能及复杂结构精密润滑器件的一体化智能制造具有重要的工程意义.      

单像素成像的数字光弹研究

数字光弹是光测力学中进行应力分析的重要方法,其核心是通过数字图像处理的方式确定等倾线和等差线参数并获得对应的相位图.传统的数字光弹使用面阵相机拍摄得到光弹性条纹图像,但是通常在特殊波段尤其是在非可见光波段中适用的面阵相机普遍比较昂贵、制造成本也相对较高.本文提出在数字光弹中引入一种具有低成本、高成像质量优势的成像方法—...     

彩色光弹性干涉影像分析系统

自行开发的“彩色光弹性干涉影像分析系统”首先利用CCD成像和图像采集设备,将光弹图像以数字图像的形式存储到计算机,然后通过对存储的光弹图像进行处理,得到物体边界、等差线、等倾线等数据。最后根据这些数据,绘制出主应力迹线,并进行二维的和三维的应力分析。本文着重介绍了系统整体设计以及系统研制的难点问题(彩色光弹图像处理、主应力迹线的绘制等)。系统可以通过对彩色图像进行分解,应用目前已经比较成熟的灰度光弹图像处理技术,来完成彩色图像的处理;也可以直接应用彩色信息来确定条纹级数,进行相关处理。彩色图像能够比灰度图像提供更精确的图像信息,以满足高精度测量的要求。     

混合光载波法分离动静态主应力

本文将等差载波位相调制原理与夹层全息术结合形成的混合光载波法,可同时获得等差载波条纹图与混合载波条纹图.对混合载波纹图进行光学付里叶变换,利用空间滤波技术可将等和载波条纹从中分离出来.利用图象处理技术实现了对两种载波条纹图从预处理到应力计算的自动化处理.将混合光载波法应用于动态全息光弹性,分离了动态主应力. 文中还提出了一个经济实用的大尺寸载波片制作技术.     

爆破动态应力场量化研究原理与初步实验

以近年发展的激光动光弹与全息干涉法相结合,进行实验室二维爆破模型的全场动应力求解研究。在一次加载中可同时获得四个不同时刻的等和线与等差线条纹,从而在较为一般情况下完整地给出模型的全场动应力,解决了以往爆破模型全场主应力无法获得的难题。还阐述了主应力分离的理论公式;建立了相关的实验系统;用光程变化原理研究等和条纹的级次,作为实例,对双孔迭加应力场进行了定量研究。     

曲壁蜂窝夹层悬臂板的振动特性研究

蜂窝结构作为一种多孔材料具有轻质、高强度、高刚度的优点, 兼具隔声降噪、隔热等优良性能, 被广泛应用于交通运输、航空航天等领域. 传统直壁蜂窝在受力后容易出现应力集中的问题, 这将导致蜂窝夹层产生裂纹破坏, 缩短夹层板的使用寿命. 针对此问题本文设计了一种以圆弧曲壁蜂窝作为芯层的蜂窝夹层板, 基于单位载荷法推导了蜂窝芯的等效参数, 建立曲壁蜂窝夹层板的动力学模型, 利用Chebyshev-Ritz方法求解悬臂边界下曲壁蜂窝夹层板的固有频率, 并用有限元方法进行对比验证, 发现前5阶固有频率的误差均在5%以内, 每阶固有频率对应的振型一致. 通过3D打印聚乳酸(PLA)制备了曲壁蜂窝夹层板, 使用万能试验机对PLA拉伸试件进行准静态拉伸测定了打印材料的杨氏模量, 搭建振动试验平台对制备的曲壁蜂窝夹层板进行正弦扫频试验、定频谐波驻留试验和冲击试验. 对比发现3D打印模型振动试验获得的前5阶固有频率与理论模型和有限元模型的计算结果三者一致, 试验发现曲壁蜂窝芯在特定频段内具有一定的抗冲击性能. 研究结果将为曲壁蜂窝在振动和隔振方面的应用提供理论支持.