超声散斑多谱值相关法测量技术

超声散斑相关法能对物体的变形进行非接触式测量,但在相关运算时,由于相关系数是一个多峰函数,在搜索相关系数最大值时经常会将次峰误判为主峰,从而造成很大的测量误差。本文提出的超声散斑多谱值相关法,对位移前和位移后的散斑场中各散斑信号进行离散谱分析时,取多个振幅谱值分别组成数据矩阵并各自进行相关运算,比较运算得到的各个位移值来确定真实位移,它能避免因相关系数主峰误判所引起的误差。本文应用超声散斑多谱值相关法对水下物体的位移进行了实测,实验结果表明该方法不仅能有效地避免相关系数主峰的误判,而且提高了位移测量精度。     

测量物体三维位移的像全息散斑夹片法

本文对N.Abramson提出的夹片方法作了进一步改进。提出了测量物体表面三维变形的双参考光像全息散斑夹片新方法。该法能消除物体由于刚体位移而产生的不良影响。并能有效地消除参考光对测量散斑干涉时出现的严重噪音。文中通过对悬臂梁和玻璃钢三点弯断裂试件的测量及分析,证明了提出的方法是可行的。     

用白光散斑的直接记录法测量曲面变形

本文提出以物体表面精细光学结构在白光照射下辐射率随机分布函数作为散斑场,以全息软片为记录介质,采取无镜头成象技术,得到宽频域的散斑底片,并用有一定带宽的准单色光进行全场分析,测量可展曲面变形,其结果不仅具有较高的灵敏度,较大的灵敏度调节范围,而且其中的准备过程、记录过程和分析过程比现有的各种测量曲面变形的散斑法都要简单,该方法将可展曲面变形问题简单地转化为平面问题处理,保留了白光散斑直接记录法在测量平面变形时的全部优点,并能脱离暗室在工程现场中应用。     

用白光散斑法测量位移

在物体表面喷上一层银粉或粘上一层玻璃微珠,形成人工斑化表面。当一束光照射时,银粉或玻璃微珠的颗粒尤如小的点光源,通过透镜所成的物像上形成随机的斑点称为散斑图。这种散斑图是与物体表面状态有关,一旦物体产生变形散斑图也将随着运动。如果在同一张底片上对物体变形前后两个散斑状态作两次曝光,底片就记录了物体变形前后两个散斑图的叠加。物体上有一个暗斑点,位移的暗斑点与原来的暗斑点在底片上形成了两个亮的光孔,相当于一组“双孔”,散斑图上许多有规律的双孔就是白光散斑法测量位移的物理基础。双曝光白光散斑图就是一块随机光栅,利用双孔衍射原理就能得到物体上各点的位移大小和方向。如果采用发光时间可以控制的极短的强烈闪光做光源,对物体变形前及承受动荷载后某一时刻进行双曝光,这时     

利用激光散斑相关的非接触式随机振动特性测量

所发展的测量随机振动的方法,是测量由物体表面一个点漫射形成的散斑场的相关统计特性.根据激光散斑运动规律,这个相关统计特性实时地反映该点的位移或转角的时间历程.由所记录的相关信息,通过频谱分析,可以得到运动的频城特性参数,这种方式是非接触式光测方法,对物体无任何附加质量的影响.本文以铜梁和钢梁为例.测量了冲击力作用下,梁的动态响应和频谱.     

光导纤维应用于物面变形的白光散斑测量

本文提出用白光作为光源,通过光导纤维束照明变形物体表面,然后再将物面的白光散斑像通过传像束传送至底片表面进行记录,以测量物面变形。它的最大优点是消除了利用相干光进行全息和散斑记录中的恒定位相差的要求,不需考虑相干光在光纤传导中引起的“模”的分裂所带来的难以控制的条纹对比度的下降。在对于双曝光白光散斑图进行逐点分析时,由于光纤端点的高频衍射而使杨氏条纹对比度很差,因此我们在反射光场内进行测量,条纹对比度得到很大改进。     

变形测量中的数字散斑相关搜索方法

本文用仿射变换阐述了数字散斑相关方法的基本原理,通过分析散斑位移及其导数对物体变形前后散斑图的相关性的影响,对相关算法作了简化,提出了相关搜索方法.典型的实验证实了该方法的可行性,同时就散斑颗粒尺寸、子区大小对相关识别的影响等问题进行了讨论,初步给出了相关计算的有关最佳参数.     

散斑全息干涉法测量面内位移和应变

测量面内位移和应变有很多方法,诸如莫尔条纹法、全息干涉法、激光散斑干涉法等属于近代光学方法。其中莫尔条纹法需要在试件表面布上极细的网格,这在工艺上较难;而全息干涉法又需沿不同方向进行全息照相,要求较高,数据处理的程序也较繁复.最近国外采用激光散斑干涉来测量面内位移和应变,发展很快。激光散斑干涉法亦有多种。成象散斑干涉是记录被相干光照明的物体经透镜成像后所形成的具有斑点图信息的物体象,照明光可用单光束或多光束:光栏也可以是单孔或多孔。我们曾采用单光束和单孔成象的散斑干涉法对游标盘的转动进行了定标试验。另一种散斑干涉法是直接将感光片和被测物表面贴近,并牢靠地固定其相对位置.再用一束准直激光直接从感光片背面射入。由于照明光与物体表面的漫反射光是从接近180°的方向射到感光层,因而感光片记录的信息中不仅有斑点图信息,而且还包含有能实现白光再现的全息图信息,我们暂且称其为散斑全息干涉法.本文主要介绍散斑全息干涉的物理原理和它的实验方法,并利用杨氏干涉法对游标盘转动后的位移量定标和对单向拉伸的矩形板中的圆孔应力集中系数进行了定标,取得了实验结果。此外,还指出了散斑干涉法的缺点和局限性。     

贴片散斑法及其应用

贴片散斑法将一种可剥离铝箔贴附在试件表面,经随机划痕制栅后,以其精细的光学结构和高度的反射本领,在白光或激光照射下,表面辐射率随机分布函数作为散斑场,采取直接记录手段,用全息底片对此作物体变形前后的两次曝光,所得到的散斑底片将包含宽广的空间频谱范围,且全场分析条纹清晰、灵敏度高、量程调节范围大。此方法不仅适用于各种材料的直接散斑法测量,具有经济、可靠、操作简便的特点,还能应用于平面及可展曲面构件的现场量测。     

投影散斑相关法测量精度影响因素的综合分析

本文用实验方法对影响投影散斑相关方法测量精度的几种因素进行分析和研究,从理论上分析和评价记录场角、投影视场角、离焦对测量结果精度的影响,以及这三种因素的综合影响,指出投影散斑相关方法具有较高的测量精度,能应用于位移的实际工程测量。     

用光力学和有限元法确定钢壳的动态响应

本文提出了壳体在冲击载荷作用下三维位移分布的光力学方法的实验解和有限元数值解。采用一种新型的电磁脉冲加载装置,实现了对试件施加重复性很好的冲击载荷,利用测得的力一时间关系曲线作为外力边界条件,用逐步积分法对壳体在冲击载荷下的动态响应作了分析。光力学方法的实验解和有限元数值解吻合较好。     

Direct specturm analysis of the state space for random vibration of MDOF linear damped system

This paper proceeds from the general case of the unsymmetric linearized multi-degrees of freedom (MDOF) systems. By adopting the general complex modal theory of the state space, the response analysis for a system subjected to random excitation of the same source is carried out using as a kind of direct spectrum analysis method in frequency domain. With the input of power spectral density function given, the explicit expression of the power spectral density function matrix of the output response can be obtained. By taking Fourier inverse transform, the integrated expressions of the correlation function matrix and of the spectrum moment matrix are obtained. Comparing with the time domain method, this method enjoys the merit of visualization and avoids the procedure of transformation from the obtained response correlation function to be solved for the output spectrum utilizing Fourier transform. This paper has extended the application range of the traditional frequency domain analysis method. The mean square values and variety of statistical values can be obtained conveniently. This method and the time domain method are different in approach but equally satisfactory in their results. The project is supported by National Natural Science Foundation of China and National Education Commission Science Foundation of China     

GPSSA误差建模和对组合导航系统性能的影响

本文探讨了ＳＡ建模，即采用ＦＦＴ对ＴＡＮＳ－２接收机实测的ＧＰＳ静态定位误差样本作功率谱分析，并通过最小二乘拟合，获得ＳＡ的平稳线性模型；本文还用车载组合导航系统的仿真结果验证了近似模型的有效性。     

动态激光散斑测超小型物体动态特性

本文基于动态散斑场的相关统计特性,发展了一种系统识别技术,这是一条有效的用来分析超小型物体动态特性的途径.我们对重为8g的微型悬臂梁,实时记录了梁振动的自由响应时间域信号,对其进行了动态特性计算机分析和实验研究。     

大跨率桥梁直接考虑拟静力位移影响的随机地震反应分析

对 Duhamel积分引入了改进的脉冲响应函数 ,建立了激励演变谱矩阵与总动力响应演变谱之间的关系 ,并对实际大跨度斜拉桥进行了数值计算。这一成果实现了全面考虑各种地震动时空变化特性下的直接求解结构总动力响应的时域法和频域法计算列式 ,使得地震动多点激励下考虑拟静力位移影响的结构响应计算过程大为简化。     

一种检测塑性变形的新方法

与仅仅承受弹性变形时不同,当金属试件承受塑性变形或发生疲劳损伤时,内部微观晶粒滑移位错等会导致表面粗糙化。此时其镜面反射能力减弱,漫反射能力增强。据此提出了一种检测试件弹塑性边界和塑性变形程度的新方法。承受均匀拉伸的金属试件被普通光源沿斜向照明,载荷按预定方式逐渐增加。用CCD摄像机沿试件法线方向记录板材试件表面的亮度变化,这些亮度分布摄像机可按一定频率采集以实时图像形式记录下来。我们提出了下述简单直观的方法来分析图像数据。根据实际情况适当选择一个阈值,定义图像中灰度高于阈值的点为亮点,取参数BI为亮点个数的倒数。试验发现在弹性段参数BI基本维持定值;在试件发生屈服时由于表面粗糙化以致漫反射能力增强,图像的亮点数会显著增多,BI参数发生陡然下降的变化,在整个塑性段参数呈单调下降趋势。所以参数BI可以作为描述这一过程的特性参数。由BI的变化可以判断试件塑性变形的发生,也可以作为塑性变形程度的度量。典型的实验结果验证了这一方法,所得结果与用相关搜索方法得到的结果相比较,吻合得相当好。由于这种方法使用白光照明,对环境要求不高,操作过程简单,有望在工程实际中获得广泛的应用。本文还讨论了影响判别精度的阈值选取问题,通过对于所得数据的分析得出阈值选取可以按照误差理论中置信区间的方法来设置,并且置信区间较小时能得到比较好的结果。     

振荡燃烧的动态测试及信息处理

作者用随机信息处理方法研究了某型火箭发动机的燃烧状况,不仅发现该型发动机存在有振荡燃烧,而且获得了振荡燃烧信息的功率谱及功率谱阵。针对振荡燃烧信息在时间域和频率域上的随机性特点,作者精心地设计了测试系统,并对系统的性能参数进行了全面标定。经多次实测证明该系统工作可靠,信噪比较高。测试与分析结果表明:该型发动机振荡燃烧的主振测率为800Hz,最大振幅为43dB;并存在有1600Hz和2500Hz两个次级振荡频率;而且该发动机的振荡燃烧是以纵向振荡为主。为研究该型火箭发动机振荡燃烧的产生原因和消除方法提供了科学依据。     

光纤模斑谱传感器复合材料固化监测研究

提出利用一种新型光纤传感器，通过测量光纤末端近场模斑谱反映光纤埋置周围树脂折射率的变化．计算了随着树脂固化过程中折射率变化的功率谱密度分布，给出截止频率与折射率的近似关系．给出了利用这种传感器进行复合材料树脂固化监测的实验结果．发现这种光纤传感器的信号可以用来反映固化凝胶点和固化结束点．由于固化后光纤仍保持光波导特性，该光纤还可以用来监测结构受环境的扰动如温度变化、振动等．     

Relaxation and retardation functions of the Maxwell model with fractional derivatives

A four-parameter Maxwell model is formulated with fractional derivatives of different orders of the stress and strain using the Riemann-Liouville definition. This model is used to determine the relaxation and retardation functions. The relaxation function was found in the time domain with the help of a power law series; a direct solution was used in the Laplace domain. The solution can be presented as a product of a power law term and the Mittag-Leffler function. The retardation function is determined via Laplace transformation and is solely a power law type.The investigation of the relaxation function shows that it is strongly monotonic. This explains why the model with fractional derivatives is consistent with thermodynamic principles.This type of rheological constitutive equation shows fluid behavior only in the case of a fractional derivative of the stress and a first order derivative of the strain. In all other cases the viscosity does not reach a stationary value.In a comparison with other relaxation functions like the exponential function or the Kohlrausch-Williams-Watts function, the investigated model has no terminal relaxation time. The time parameter of the fractional Maxwell model is determined by the intersection point of the short- and long-rime asymptotes of the relaxation function.     

爆炸处理消除16MnJ超厚钢板焊接残余应力

研究了炸药性能、药条尺寸、布药方式以及引爆方式等对消除７０ｍｍ厚１６ＭｎＪ对接接头焊接残余应力效果的影响。在此基础上提出优化的工艺方案，为将爆炸消除焊接残余应力技术应用到大型或特大型焊接结构上提供工艺参考。