相移逻辑云纹法（PSALM）用于位移场和应变场测试

本文讨论了相移逻辑云纹法用于位移场、应变场测量时的原理，把它用于细观力学问题研究可得到１５×１５μｍ２微区内的应变分布，实验表明，此方法可快速全自动得到结果．     

基于退相关DIC的疲劳裂纹全局动态测量方法

工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂, 疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要, 但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量. 本文基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)技术, 合理利用DIC的退相关效应, 提出一种疲劳裂纹全局动态测量及可视化方法. 该方法首先在相机采集得到的裂纹图像内, 建立具备拓扑关系的目标点云结构, 并运用DIC亚像素算法得到裂纹区域位移场, 再基于零均值归一化互相关(zero-mean normalized cross correlation, ZNCC)计算结果剔除退相关的DIC目标点(灭点). 进一步通过“三生点”算法提取得到裂纹离散边界, 并采用最小二乘法将离散边界拟合为连续裂纹边界, 实现裂纹形态的几何重构, 最终自动计算得到裂纹长度和宽度的动态变化过程. 该方法原理清晰、理论简单, 易于实现. 开展数值模拟和钢节点疲劳试验, 对相关算法和图像采集参数进行了验证, 结果表明本文方法对疲劳裂纹边界的数字化重构误差在0.5个像素内, 基于重构结果计算得到的裂纹长度和宽度误差分别为0.46像素和0.08像素(类同于0.06 mm和0.01 mm), 并成功实现了对疲劳试验裂纹扩展形态的精细化动态测量及可视化. 研究成果证明了DIC技术用于疲劳裂纹全局动态测量及可视化的有效性, 并在测量精度、效率、成本等方面具有显著优势, 可在实验室测量和工程现场测试中推广应用.      

MEASUREMENT OF LÜDERS BAND IN SMALL SIZE LOW CARBON STEEL SPECIMEN BY 3D DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD

吕德斯效应是多种金属和合金材料由于屈服阶段的不均匀变形而在材料表面产生条带状褶皱的现象,它会使冲压件表面质量降低. 为了防止它的出现,对吕德斯效应进行研究变得非常重要. 采用小视场(15mm×15 mm)下三维数字图像相关方法对小尺寸低碳钢试件在单轴拉伸载荷作用下的变形场进行测量,实际观测了小尺寸试件的吕德斯效应,结合理论模型解释了其形成机理,并分析了吕德斯带传播过程中应变及应变率的变化规律.实验研究表明,运用三维数字图像相关方法测量试件表面变形场,实现了对小尺寸低碳钢试件的吕德斯带演化过程以及颈缩、断裂等细观力学行为的观测,该方法是研究材料变形细观机理的一种有效测量手段.     

小尺寸低碳钢试件吕德斯效应的三维数字图像相关测量

吕德斯效应是多种金属和合金材料由于屈服阶段的不均匀变形而在材料表面产生条带状褶皱的现象,它会使冲压件表面质量降低.为了防止它的出现,对吕德斯效应进行研究变得非常重要.采用小视场(15 mm×15 mm)下三维数字图像相关方法对小尺寸低碳钢试件在单轴拉伸载荷作用下的变形场进行测量,实际观测了小尺寸试件的吕德斯效应,结合理论模型解释了其形成机理,并分析了吕德斯带传播过程中应变及应变率的变化规律.实验研究表明,运用三维数字图像相关方法测量试件表面变形场,实现了对小尺寸低碳钢试件的吕德斯带演化过程以及颈缩、断裂等细观力学行为的观测,该方法是研究材料变形细观机理的一种有效测量手段.     

COMPARISON OF GRANULAR MATERIAL BEHAVIOUR UNDER DRAINED TRIAXIAL AND PLANE STRAIN CONDITIONS USING 3D DEM SIMULATIONS

Three dimensional (3D) DEM (discrete element method) simulations of drained triaxial compression and plane strain tests are presented for both dense and loose assemblies of polydisperse spheres using a...     

MEASUREMENT OF DYNAMIC MECHANICAL PROPERTIES OF ADVANCED CERAMICS AND CERAMIC MATRIX COMPOSITES AT TEMPERATURES ABOVE 1000°C

Difficulties have been encountered in measuring dynamic mechanical properties of ceramics and ceramic composites because these materials are stiff and brittle and are to be used under extreme temperature conditions. The approaches used for testing traditional metals, polymers, and their composites may fail for testing ceramic materials if the special characteristics of ceramic materials are not accounted for.
In order to avoid damaging cantilever beam vibration test samples, a precision clamping vise is required, and the clamping force must be carefully controlled. A torque wrench should be used to apply the clamping force, and find the optimum clamping force which corresponds to the smallest damping or largest modulus measurement.
The extraneous energy dissipation due to the support can be reduced by either using a step beam sample with integral shoulder or using a vise with large stiffness and mass. From the economics point of view, the latter is preferred because a step geometry is costly to machine.
The temperature distribution on a sample should be carefully controlled so as to minimize temperature gradients. Heat conduction from the heat chamber to the support and other possible heat losses should also be minimized if possible.     

用矩形栅自动相移法测量三维物体形状

本文介绍了一种自动测量物体三维形状的新方法。该方法将矩形栅投影于三维物体表面，利用图像处理系统自动产生云纹和自动实现云纹相移，实现了三维物体形成恢复。本文通过实验验证了该方法的正确性下处理精度。方法容易实现，能较好消除多种系统误差，抗干扰能力强，精度和自动化程度高。     

胞元结构X-Ray三维成像及其FEM模拟

采用微纳米X-Ray断面成像技术,通过对含有CaCl2生物淀粉膨化结构材料三维成像规律的研究,确定了胞元体结构形态,并分析了断层胞元分布规律.建立了带有微细孔洞结构材料三维几何描述模型,通过理论建模和数字编程实现了与非线性有限元的连接,分析了微米级胞体材料受载后的场变量分布.     

基于动力与位移耦合的边坡稳定安全系数研究1）

为克服传统边坡稳定安全系数存在的缺陷,提出以基于动力与位移耦合的卸加载响应比作为新的稳定安全系数对边坡稳定性进行评价. 在分析传统的边坡稳定安全系数内涵及局限性的基础上,运用可靠性分析方法,提出以可靠度表达边坡安全程度的设想. 从损伤力学的视角由损伤变量推导求得卸加载响应比参数,通过分析论证了卸加载响应比作为可靠度的一种表达形式,可以定量描述边坡的安全程度. 并对卸加载响应比的实际应用及其优越性进行了分析,结果进一步表明卸加载响应比作为一种新的边坡稳定安全系数具有合理性、实用性和有效性.     

鲤鱼尾鳍实时三维姿态测量及运动特性分析

为了实现鱼鳍三维运动特性的精确测量, 研究尾鳍的动态瞬时特性, 定量分析其连续变化过程, 建立了基于栅线投影和高速摄像的测量系统和与之对应的分析方法. 以自主游动的鲤鱼为实验对象, 将一组正弦光栅投射在其尾鳍表面, 产生包含三维信息的光栅条纹并由高速摄像机实时采集尾鳍摆动过程的序列图像; 对其中的每一帧图像作二维傅里叶变换、频谱滤波、逆傅里叶变换及三维位相展开等处理后, 重建尾鳍的瞬时三维形态, 再现尾鳍的连续运动过程; 据此测量结果分析研究尾鳍的运动特征及运动学参数. 结果表明, 鲤鱼游速为0.5L/s时, 尾鳍的摆动频率为1.42Hz; 鲤鱼巡游过程中尾鳍的主要运动为侧向摆动, 尾鳍的形状周期性地循环外展和内收, 且尾鳍上叶叶尖的平均摆幅比尾鳍下叶叶尖的平均摆幅约大15.6%.      

用DSPI方法和栅线投影法测量任意曲表面的三维变形

本文采用数字散斑干涉法和栅线投影法同时测量了任意曲表面的三维位移和三维形貌，并运用数字图像处理技术分析了曲表面的三维应变场，用实验方法获得了曲表面的主应变和主方向。