一种通过改进Canny算子提取光弹条纹骨架线的方法

光弹性法是确定应力集中系数的有效手段，在实际工程中应力参数都是通过分析光弹干涉条纹图获得的，由于光弹干涉条纹图的复杂性，且影响成像质量的因素较多，因此如何从光弹干涉条纹图中撇开其复杂性，较高精度的提取骨架线，是一项较困难的工作，本文提出一种由改进的Canny算子对条纹方位图进行直接运算提取光弹条纹骨架线的算法，实验表明此方法对光弹条纹图很有效。     

改进的六步相移法确定等倾角与等差线相位

光弹性应力分析是一种重要的实验方法,确定等倾线参数和等差线参数是光弹法的关键。常用的六步相移法可以自动确定等倾线和等差线参数,但在求解等倾角时,由于不能避免等倾线相位图中耦合等差线的影响,会造成误差。针对这个问题,本文提出优化方案--多次载荷-六步相移法,实现在等倾线相位图求解中消除等差线的影响。通过处理对称受压圆盘在不同载荷、不同光场下得到的光弹图像,实现光弹性等倾线和等差线的自动判读,验证了所提方法的可行性。     

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。     

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.     

应用新型动光弹系统研究某设备受冲击载荷作用

结构受到冲击时,其应力分布与在静荷载作用下完全不同.本丈应用新型动光弹实验系统研究了某设备在冲击载荷作用下其内部动态应力分布情况.该系统由部分传统的动光弹实验装置、高速摄影系统和数字光弹图像处理系统组成,并且采用激光光源、落锤冲击载荷加载装置.加工制作了该设备模型的光弹性模型,应用到冲击载荷作用下的实验研究中,得到了该...     

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。     

3D打印模型在光弹性法教学中的应用研究

本文将3D打印技术引入光弹性法的教学中,解决了传统技术制作光弹模型时成型周期长、试样初始残余应力较大等问题.以圆盘为例,详细介绍了3D打印光弹模型的制备过程.基于光弹系统测量得到了对径受压模型内部的等倾线、等色线相位和条纹值.制备了含不同形状孔隙的教学模型,丰富了课堂内容.展示了数字模型设计、物理模型制备、光弹条纹图采...     

基于动态光弹性方法的冲击载荷作用下自由边界主应力研究

当物体在冲击载荷作用下,物体内部会产生应力波,研究应力波的传播过程及规律对研究物体受冲击载荷作用具有重大的意义.应力波在物体内传播时,在自由边界处产生的主应力状态对于理论求解和计算有着重要意义.采用动态光弹性方法,结合新型动光弹系统及相关实验设备采集物体在冲击载荷作用下的等倾线和等差线条纹图,通过分析等倾线的条纹,得出等倾线与自由边界相交所成角度不为0°或909,得出在物体自由边界处两个主应力均存在且不为零的结论.针对上述结果,采用电测方法进行验证,两试验结果相符合,方案可行且准确.     

新型陀螺经纬仪用光电转角检测装置的设计与实现

介绍了基于精密线阵CCD传感器的光电转角检测装置的工作原理、设计方法、软硬件构成及对数据处理的分析,并介绍了系统在宽温工作条件下对温漂的数字校正技术。     

基于绝对节点坐标法的弹性线方法研究

相比于浮动坐标系法, 绝对节点坐标法(absolute nodal coordinateformulation, ANCF)在处理柔性体非线性大变形问题上具有显著优势,ANCF将单元节点坐标定义在全局坐标系下,采用斜率矢量代替节点转角坐标, 具有常数质量阵,不存在科氏离心力等优点, 然而弹性力阵为非线性项,其求解将比较耗时且占用资源. 据此, 在弹性力求解方法中,引入弹性线方法(elastic line method, ELM),该方法将格林--拉格朗日应变张量定义在中心线上,采用曲率公式来定义弯曲应变, 转角公式来定义扭转应变.同时采用有限元法对三维柔性梁位移场进行离散,求解梁单元常数质量阵、广义刚度阵、广义力阵,进而得到单元的动力学方程, 通过转换矩阵得到三维梁的动力学方程.接着从理论上指出连续介质力学方法(continuum mechanics method,CMM)和弹性线方法在求解弹性力上的不同点, 并编制动力学仿真软件.最后分别采用连续介质力学方法和弹性线方法对柔性单摆以及履带式车辆的动力学问题进行仿真分析,结果表明:弹性线方法能在保证精度的前提下有效提高计算效率.      

光弹等差线与等倾线参数的全场检测法

本文研究了一种自动获得全场等差线级数与等倾线参数角的方法.该方法是根据“相移”思想,利用数字图像处理技术,对光弹等差线图与等倾线图进行位相检测,经过去包裹处理,确定出全场各点的等差条纹级次与主应力方向角.最后通过典型实验,考核了这种方法的正确性与处理精度。     

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。     

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.     

新的动态光弹性主应力分离混合法研究

动态光弹性法是研究动态问题的一种重要方法,但要实现动态光弹性主应力的分离以及等倾线的获取和分离还存在较大的困难.针对动态光弹性法的主应力分离问题以及相关的试验技术展开研究,以相容方程作为动态光弹性试验的补充条件,将动态光弹性法与数值计算方法结合起来,提出一种用于动态光弹试验主应力分离的新方法:动态光弹性-数值计算混合法,研究并实现了动态光弹性试验中的等倾线的获取和分离.并选用了典型的圆盘试件进行动态光弹性试验及应力分析,对该混合法的可靠性和准确性进行了论证.     

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。     

渐开线斜齿轮非稳态弹流润滑数值模拟研究

建立了渐开线斜齿轮啮合的弹流润滑计算模型,将斜齿圆柱齿轮啮合的齿面接触等效为有限长线接触的弹流润滑问题.考虑斜齿轮啮合的实际因素,将斜齿轮啮合过程中的等效曲率半径和齿面载荷的变化反映到弹流润滑计算模型中,应用统一Reynolds方程方法求得轮齿在1个完整啮合周期内的瞬时弹流润滑数值解.结果表明：斜齿轮啮合线上各点处的膜厚、压力均有较大不同,各接触点处的油膜厚度受综合曲率半径的影响较大;斜齿轮传动非稳态效应相对较弱;小齿轮齿根附近和节点位置处润滑状态较差;适当增大压力角可以改善齿轮的润滑.     

基于频闪栅线投影的三维微结构高频动态测试系统

在微电子机械系统(MEMS)中,执行器的动作主要通过微结构的微小变形来实现,故其动态变形测试具有十分重要的意义.本文采用栅线投影测量和频闪成像技术,研制了一套三维微结构高频动态测试系统,可以实现高速10MHz频率的动态变形测量.由于在频闪测量中,光源照明信号与器件激励信号需严格同步,本文采用直接数字频率合成和现场可编程...     

“夹部牙”光弹实验及临床应用

本文提出三维牙颌光弹模型的制作方法,该方法制作的模型可以满足各种有关牙齿的三维光弹应力分析的需要.同时提出新型的“夹部牙”.临床应用及光弹性实验证明它是设计合理的.     

动光弹性法中若干问题的近期研究进展

为适应解决工程中越来越多动态力学问题的需求,在近年来计算技术、高速摄影技术、图像处理技术等迅速发展的基础上,本文对动光弹性法中的若干关键问题近期的研究进展作简要叙述。内容包括:(1)新型数字式动光弹仪的研制,这种光弹仪以激光光源取代多火花放电式光源,实现了连续、实时的强光源,以高速摄影系统取代原来多个相机的拍摄系统,利用计算机软件对整个系统装置进行控制,实现了图像的优化采集,为数字化处理图像提供了有力的保障;(2)静、动光弹性材料的探索,重点介绍了动光弹模型材料的新配方和新工艺;该工艺采用硅橡胶模具,无需使用脱模剂,利用常温固化形成环氧树脂板材或块体,可精密浇注,一次到位,材料具有良好的光力学性能;(3)动光弹的工程应用,利用新型数字式动光弹仪器以及环氧树脂浇注新的工艺进行了实际工程的研究,取得了一些有价值的结果。文中以某舰船中的部件舵机和基座及海岸工程中港口关键部位柱、柱帽连接部位为实例进行了动应力分析,证明了新研制的仪器和新材料均满足试验要求,有广阔的发展前景。     

动光弹性法中若干问题的近期研究进展

为适应解决工程中越来越多动态力学问题的需求,在近年来计算技术、高速摄影技术、图像处理技术等迅速发展的基础上,本文对动光弹性法中的若干关键问题近期的研究进展作简要叙述。内容包括：(1)新型数字式动光弹仪的研制,这种光弹仪以激光光源取代多火花放电式光源,实现了连续、实时的强光源,以高速摄影系统取代原来多个相机的拍摄系统,利用计算机软件对整个系统装置进行控制,实现了图像的优化采集,为数字化处理图像提供了有力的保障;(2)静、动光弹性材料的探索,重点介绍了动光弹模型材料的新配方和新工艺;该工艺采用硅橡胶模具,无需使用脱模剂,利用常温固化形成环氧树脂板材或块体,可精密浇注,一次到位,材料具有良好的光力学性能;(3)动光弹的工程应用,利用新型数字式动光弹仪器以及环氧树脂浇注新的工艺进行了实际工程的研究,取得了一些有价值的结果。文中以某舰船中的部件舵机和基座及海岸工程中港口关键部位柱、柱帽连接部位为实例进行了动应力分析,证明了新研制的仪器和新材料均满足试验要求,有广阔的发展前景。