微尺度位移、形貌测量系统及应用

研制了一套可应用于MEMS器件的微尺度测量系统，可以在受载状态下实时检测MEMS器件的面内位移、离面位移和三维形貌。该系统中，面内位移测量是一个基于白光数字散斑相关方法的显微光学测量系统，与相应的力学加载系统结合，可以得到MEMS器件在受载状态下的实时面内位移；离面位移和三维形貌测量则是一个基于相移显微投影光栅方法的光学测量系统，与相应的力学加载系统结合，可以得到MEMS器件在受载状态下的实时三维形貌和离面位移。最后给出了几个典型的MEMS器件面内位移、离面位移和三维形貌的实测结果。     

微尺度位移、形貌测量系统及应用

研制了一套可应用于MEMS器件的微尺度测量系统,可以在受载状态下实时检测MEMS器件的面内位移、离面位移和三维形貌.该系统中,面内位移测量是一个基于白光数字散斑相关方法的显微光学测量系统,与相应的力学加载系统结合,可以得到MEMS器件在受载状态下的实时面内位移;离面位移和三维形貌测量则是一个基于相移显微投影光栅方法的光学测量系统,与相应的力学加载系统结合,可以得到MEMS器件在受载状态下的实时三维形貌和离面位移.最后给出了几个典型的MEMS器件面内位移、离面位移和三维形貌的实测结果.     

全息干涉法在条形药包离面位移场研究中的应用

以新型红宝石激光照相装置为基础,进行动态全息实验系统研究及设计,实现了一次爆破加载获取四个动态过程爆破模型的位移场条纹图,用此研究了线型载荷爆破时质点离面位移振动的变化规律。研究表明:端部延长线方向离面位移值在全场所有剖面始终最小,发现在线型载荷离面位移场和应力场一样,同样存在端部效应现象;中垂线上的最大位移值在不同时间都高于其它计算剖面位移极值;瑞利波产生的位移衰减很慢。     

复合材料断裂力学参量的实验测定

本文采用三维云纹干涉仪同步测量含裂纹复合材料弯曲板的面内位移场及离面位移场，并对离面位移场云纹图进行计算机自动采集和处理，编制了云纹数字图像处理软件。文中推导了正交异性复合材料弯曲问题的离面位移场表达式，得到了弯曲板裂纹尖端位移w与应力场强度因子K1的关系式。通过实测位移，结合裂尖位移场推导出应力强度因子K1值。     

二维数字图像相关测量中离面位移引起的误差分析

二维数字图像相关方法作为一种非接触全场变形测量的光学方法,在工程上有着广泛的应用.由于其假设物体只发生面内位移,而实验中往往存在离面位移,从而引起测量误差.本文针对这一问题利用了针孔模型,从理论上分析了离面位移对普通镜头测量结果的影响,通过铝块平移实验验证了理论分析的正确性.利用提出的理论模型修正橡胶材料的变形测量结果,并与远心镜头测量结果进行对比,发现修正后的普通镜头测量的结果更接近远心镜头测量的结果.最后,本文根据理论分析和实验验证,给出了减小或消除离面位移造成误差的方法.     

伪弹性TiNi合金圆薄板的准静态力学行为实验研究

采用阴影云纹和应变片方法对伪弹性TiNi合金圆板在固支条件下的准静态力学行为进行了实验研究,得到了载荷位移曲线、全场离面位移和局部应变等数据.载荷位移曲线呈现非线性、滞回耗能和无残余变形的特性,表明试样已经发生马氏体相变.应变测量显示,相变局限于加载中心较小区域,相变区内,环向应变大于径向应变,且拉伸侧应变大于压缩侧的应变.有限元模拟揭示出相变区内两侧表层的相变范围、相变铰区和马氏体相含量的不对称分布规律.     

光学透视测量玻璃纤维增强复合材料板离面应变场分布

本文通过激光波数扫描干涉测量系统和方法,透视测量商用玻璃纤维增强复合材料板前、后表面的离面应变场分布。实验中分别对有缺陷和无缺陷的商用玻璃纤维增强复合材料样品进行了离面位移场测量和平均轴向正应变场分布计算。无缺陷样品的离面位移场及压缩应变场分布均匀连续,随加载呈现递增压缩变化;有缺陷样品的缺陷周围的离面位移场分布变化无规则,其压缩正应变分布以缺陷孔洞为中心,加载量越大,孔洞周围其压缩正应变值较小的区域越大,压缩正应变集中在远离孔洞的边缘区域,随加载量变化压缩应变场分布无线性规律。实验结果证明,激光波数扫描干涉测量系统和方法准确可靠,它为玻璃纤维增强复合材料板的力学性能测量提供了一个新技术平台。     

部分相干光云纹干涉法测三维位移场

本文提出了一种用部分相干光可同时获得面内位移和离面位移场的云纹干涉法。该法具有装置简单,无需防震,可用于观场测量等特点。文中论述了此法的基本原理,应用波前干涉理论和付里叶光学理论对变形前后波前的干涉、记录和再观进行了分析,导出了计算公式。实现了透射物体和反射物体表面的面内位移分量(U_0,V_(45),U_(90))和离面位移(w)的全场同时测量,典型实验证明,实验值与计算结果符合较好。     

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提出了用超声散斑干涉法来测量物体的位移,并且基于数字干涉和相移-频移技术对超 声散斑数字干涉测量法进行了初步的理论推导. 为了验证理论分析的结果,对一铝试件进行 了离面位移和面内位移的试验测量. 试验结果显示理论分析是正确的,在测量位移和变形时 此方法是有效可行的.     

用散斑和全息干涉法测量汽车前桥的位移

本文分别用散斑和全息干涉法测量了汽车前桥模型的面内和离面位移.实验表明,所用方法简便可行、且精度较高.     

集中力作用下铝合金材料内部柱状缺陷检测的研究

工程中,构件的内部会因为各种原因不可避免地存在各种损伤或缺陷。本文通过弹性力学理论给出含柱状缺陷的铝合金材料在受到集中力作用下的离面位移场。同时运用电子散斑干涉方法成功地测量出试件缺陷覆盖层在受到集中力情况下的离面位移。理论和实验结果对比表明,利用电子散斑干涉术技术能够精确地测量含缺陷材料表面的离面位移。此实验方法可以作为一种新型的探测物体内部缺陷所处的位置和大小的评估办法。     

撞击载荷下数字电子散斑离面位移的测试研究1）

采用瞬态光学图像采集技术，实现了动态数字散斑干涉（ＤＳＰＩ）．以周边固支圆板受法向撞击集中载荷为例，对其离面位移场进行了测试．实验值与动有限元计算结果比较，两者是比较接近的     

撞击载荷下数字电子散斑离面位移的测试研究1）

采用瞬态光学图像采集技术，实现了动态数字散斑干涉（ＤＳＰＩ）．以周边固支圆板受法向撞击集中载荷为例，对其离面位移场进行了测试．实验值与动有限元计算结果比较，两者是比较接近的     

基于位移补偿的离面位移实时追踪算法

本文提出一种基于位移补偿的离面位移实时追踪算法,并给出基于卷积全场最大值和基于卷积局部极大值两种计算方法。将位移前后的干涉条纹图子区与Gabor模板进行卷积匹配,得到与相应子区重合的模板,计算模板位相变化量,求得位移大小及方向;再利用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)对位移进行同步追踪补偿,实现离面位移测量。文中分别进行了镜面干涉追踪实验以及散斑干涉追踪实验,验证了本算法在大量程、高分辨率、实时测量以及抗噪声等方面的可靠性与有效性。     

电子散斑干涉技术在口腔修复力学效果测量中应用

介绍口腔修复领域中的一种新的变形检测技术电子散斑干涉技术。选用新鲜人尸离体颌骨，制备左下颌第一恒磨牙缺失模型，用双端固定桥修复。应用该技术测试基牙及其支持骨组织的变形，并作为固定桥设计方案选择的根据。本试验实时记录了静载荷下牙槽骨的离面变形条纹图，并经微机图象处理系统处理，实验结果证明，该技术可以全场、非接触、无损伤的实时显示物体离面位移，为口腔生物力学的基础研究提供了更接近真实的实验手段。     

激光散斑法中的全场杨氏条纹

本文导出了全场杨氏条纹的计算公式,并提供了算例,这一观察方法对于测量离面转动及面内位移等都能适用.     

基于电子散斑干涉法的高弹性连轴器挠性杆位移分析

本文重点讨论了应用电子散斑干涉法测量弹性元件的挠曲线的方法.将电子散斑测量离面位移的光路引入到高弹性连轴器挠性杆的横向弯曲变形测量中.新的离面位移测量光路并结合相移技术是其特点.首先采用类似于麦克尔逊式光路的方式将物光和参考光垂直分布,使得离面位移的结果是直接并且是纯粹的获得;其次,固体泵浦激光的相干长度很长,从而在设计光路时带来了便利,光路可以很紧凑而不考虑物光与参考光的光程差;最后,在参考光路中引入精密的PZT相移器,从而实现了位相技术,使得测量的结果能数字化输出.电子散斑干涉方法在光学非破坏性检测领域得到了广泛的应用,采用电子散斑干涉技术可以测量物体的变形、位移、振型等.该方法具有实时显示、全场非接触测量、精度和灵敏度高、采用位相技术可以方便的实现测量结果的数字化等优点.本文采用电子散斑干涉结合相移技术,得到了的数字化结果,再和有限元模拟计算进行了比较,证明了方法的正确性.     

双参考光全息—散斑干涉术的原理和实验

本文用统计光学方法对双参考光全息——散斑干涉术进行了详尽的理论分析,给出了全息和散斑干涉场区域平均光强分布与光学系统主要参数及三维变形场各分量之间关系的解析表达式,进而讨论了离面位移和面内位移测量的上、下限,最后还给出了有关的实验结果。     

单个弹丸撞击316L不锈钢引起的变形场

运用金属材料表面纳米化试验机对单个弹丸撞击316L不锈钢表面进行了撞击实验;采用激光共聚焦显微镜观察了弹坑的三维形貌,测量不同振动频率下弹坑的直径及离面位移;采用云纹干涉法对弹坑周围的面内应变场进行测量,并分析振动频率及撞击方式对弹坑尺寸、塑性应变大小以及塑性应变区范围的影响;采用有限元方法对单个弹丸垂直撞击试件表面的应变场进行数值模拟,与实验结果进行比较,分析了弹坑周围残余应力的分布。结果表明:随振动频率的增加,弹坑直径和离面位移都增加,频率在50~55Hz,弹坑直径有突变,离面位移和振动频率呈线性关系;振动频率越大,塑性应变越大,塑性应变分布范围均大于弹坑直径的2倍;同一振动频率下弹丸垂直撞击比倾斜撞击的塑性应变大,而塑性应变分布范围相差不大;面内残余应变场的数值模拟结果和实验结果吻合较好,最大误差小于10%。     

数字散斑相关方法用于PMMA弹性模量的测量

通过三点弯载荷实验，利用数字散斑相关方法得到了试件载荷过 程中对应的载荷-位移曲线. 依据实验中试件载荷前后位移的变化量，对常用 工程材料PMMA的弹性模量进行了测定. 实验数据表明所测弹性模量较为真实、客观， 相对误差较小. 该研究方法为同类材料未知弹性模量的测定提供了一种行之有效的 测量途径.