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.     

动态光弹性方法的主应力分离的研究

本文提出了动态光弹性、动态焦散线实验方法同边界元法结合的混合法，并用这种方法解决了动态光弹性主应力分离的问题，首先对现有的多火花高速摄影系统进行了改造，在动态实验过程中，成功地得到了不同瞬时的清晰的动态光弹性的等差线条纹和动态焦散线系列图像，这样，便可提取不同瞬时的边界应力值、全场主应力差值及边界上的外载。继而提出用Ｌａｐｌａｃｅ变换域上的边界元法来求解在冲击载荷作用下二维弹性模型全场的主应力和。最后，以受冲击载荷作用的圆盘为例，进行实验及边界元法计算，得到了分离的主应力场。     

斜拉桥塔锚固区光弹性应力分析与等倾线图像处理

本文采用光弹性冻结应力法，对独塔斜拉桥塔锚固区进行了应力分析，给出了有关截面的边界应力分布及主应力迹线，从而为优化工程设计提供了重要的参考依据。本文还提出了一种新的提取等倾线的方法──图像对数增强相减法，实现了等倾线与等差线条纹的分离，同时使条纹得到了细化，提高了处理等倾线的速度与准确度。编制了自动绘制主应力迹线的程序，利用它绘制了桥塔截面的次主应力迹线。     

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.     

光弹条纹图像的全场相移技术

本文详细分析了光弹性条纹图像的特点，利用图像处理技术，结合相移法及Ｔａｒｄｙ补偿法，实现了等倾线和等差线的全场相移，使得模型中任一点的主应力差值及第一主应力方向值可由计算机自动判读，实现了光弹性实验数据的自动处理。     

数字图像处理技术用于等倾线条纹的处理

本文利用数字图像处理技术,对光弹性条纹进行处理,实现了等倾线与等差线的分离,提高了等倾线的测试精度。同时利用微机系统进行主应力迹线的绘制,提高了主应力迹线绘制的准确性.     

数值分析和光弹性实验的几种混合解法

本文采用数值分析和光弹性的几种混合法解决结构的应力分析问题。如再应用图象处理和计算机技术,必将促使光弹性实验向着自动方向发展。在上述的几种混合法中,根据结构的不同类型,可以选用光弹性与最小二乘配点的混合法,光弹性与富里哀级数展开的边界值的混合法,光弹性与边界元的混合法或光弹性与边界元、差分联合的混合法。文中还谈及主应力方向的求法,文末有具体算例。本文作者已编制出通用程序,在微机上对平面应力问题一些简例作了具体计算,其结果与解析解比较令人满意。     

法拉第效应在全息光弹中的应用

本文在应用前人提出的单独获得等差线或等和线的实验方法的基础上,进一步研究和应用了法拉第旋光效应分离条纹的结果.还提出并实验了一种新方法,即应用法拉第旋光器改变光弹性中及全息光弹性中使用手动或机械去测取等倾线以及对等差线小数级条纹补偿的习惯作法.     

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。     

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.     

光贴片实验全场应力的数值解法

在光弹性贴片实验的应力分析中采用数值解法,避免利用等倾线参数,能提高实验结果的精度。本文针对光贴片实验的特点,考虑贴片的增强效应和厚度效应引起的误差,并对其进行修正,介绍了整个贴片的主应力、正应力和剪应力的计算机数值解法。     

光弹性和边界元的一种混合法

本文通过光弹性实验中的等色线直接获得边界上主应力和值,並用三次样条函数对主应力和值的列表函数进行平滑,从而由边界元法计算二维物体内部的主应力和值,再与光弹性法中得到的主应力差值结合,便可分离二主应力。同时,应用本方法对圆环对径受压问题进行计算,其结果与解析解比较令人满意。     

光弹性等倾线获取的图像处理技术

提出一种对数微分法,有效地解决了光弹性实验中等倾线的提取问题,不仅可消除平面偏振光场中等差线对等倾线的影响,而且能高精度地提取任意复杂受力模型等倾线.最后给出了等倾线提取及精度分析的两个实例,实验证明;本方法具有广阔的应用前景.     

一种求解平面接触应力问题的光弹性—数值组合方法

本文提出一种求解平面接触应力最大值的光弹性—数值计算组合方法,仅从光弹性等差线上采集实验数据,然后用牛顿—拉斐逊技术与最小二乘法相结合计算出结果。文中推导了控制方程,阐述了方法,研究了实验数据取值区域、取值个数以及接触长度测试误差等因素的影响。用两类平面接触问题作为应用实例,结果符合工程要求的精度。     

WZDX型斜射器

在一般光弹性试验中我们所得到的等差线只能反应模型构件的主应力之差,但在很多场合我们需要获得单独的主应力值,这个过程称为主应力分离.斜射法是进行主应力分离常用的方法.一般传统的斜射法是将试件放在与试件材料折射率相同的液体槽中进行的,操作麻烦,精度低.北京科学仪器厂生产的 WZDX型斜射仪是利用一对光学棱镜达到使光线斜射的目的.它比一般传统的方法有明显的优点:操作简便,在视场中可以同时看到正射和斜射的等差线条纹,斜射角准确稳定,斜射平面可根据测点的主应力方向灵活转动.仪器提供30°和45°两种斜射角的棱镜组,试验者可根据不同的试验情况来选择使用.     

多幅动态等和线及等差线的分离和图象处理

提出用夹层光载波法分离多幅动态等和线与等差线,将VAX机及Model75用于图象的自动处理,求出用每一载面分离了的主应力。     

黏弹性管道水柱分离弥合水锤有限体积法模型

基于有限体积法二阶Godunov求解格式对黏弹性输水管道中水柱分离弥合现象进行建模和模拟研究. 在传统的弹性管道模型基础上考虑管道黏弹性效应的影响. 在瞬变流控制方程中引入管道黏弹性项和动态摩阻项, 采用有限体积法进行求解, 考虑压力修正系数来模拟自由气体对计算单元的影响, 同时为避免数值模拟结果产生虚假震荡引入斜率限制器MINMOD函数; 通过虚拟单元法进行边界构建, 实现了计算区域的统一计算. 将所建模型计算结果与已有模型结果、试验结果进行对比, 并对影响模型的各参数进行敏感性分析. 结果表明, 本文模型能够准确模拟出纯水锤、水柱分离弥合水锤两种情况下的瞬态压力变化, 均能与试验数据高度吻合; 与传统的特征线方法相比, 当库朗数C_r小于1时, 有限体积法二阶Godunov格式计算结果更准确、稳定; 在压力波动的衰减过程中, 黏弹性效应相比于管道摩阻起主导作用; 与弹性管道模型相比, 考虑管道黏弹性效应后可显著提高模拟结果的准确性, 尤其是压力波峰值的相对误差明显降低.      

根据应力光图直接解答弹性力学平面问题的方法

假设弹性力学平面问题中的主应力差函数q(x,y)已由应力光图试验确定。以此为基本数据,根据给定的载荷及边界条件,利用数值解法道接求出主应力之和及主应力方向,再求出σ_1,σ_2,θ,这是Fppl方法的一种改进。由于这方法是以准确度高的实验数据q(x,y)为出发点来求问题的完全解,所以数值计算的误差可以减小。     

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。     

数字光弹性法综述

将光弹性法与计算机图像处理技术相结合 ,来自动采集光弹性数据和分析应力的方法 ,称为数字光弹性法 ,与传统光弹性法相比 ,它可以进一步提高实验速度和精度。本文详细讨论了以下两个方面 :一是光弹性条纹的细化和倍增处理技术 ;二是自动确定光弹性参数的技术 ,包括相移法、傅立叶变换法、逐步载荷法、广谱分析法和RGB光弹性法等。通过对近二十年来国内外在这些方面的研究、应用和进展作了综述 ,认为采用白光的彩色域相移技术计算光弹性等倾角 ,结合采用白光源或三色光源的相移法来确定光弹性等色线级数 ,有望成为解决静态二维和三维冻结模型薄切片应力分析的最佳方法 ;另外 ,设计一种能实时和同步采集多幅条纹图的实验装置 ,通过相移法来自动获取动态光弹性数据 ,是数字动态光弹性法很有前景的发展方向