光力学方法在机械设计上的应用

介绍光力学方法在机械设计上的应用及光力学的几种分析技术和应用范围，列举作者在过去几年所做的研究成果，进一步证明这些方法的工程实用价值。     

孔边残余应变与疲劳循环次数相关性实验

对有限宽中心带孔拉伸试样进行疲劳试验.在疲劳加载过程中,按一定的疲劳周次在零载荷状态下停机,并采集试件表面上预先制备的白光散斑图.再应用数字散斑相关技术测量了不同疲劳循环次数后孔周的残余变形场,并给出了孔边最大残余应变与疲劳循环次数的关系曲线.     

缺口根部残余应变与疲劳循环次数相关性

为了探索疲劳寿命与材料损伤之间的相关性,研究疲劳寿命的预测方法,对缺口根部的残余应变与疲劳循环次数的相关性进行了实验研究.对带缺口GH4169材料拉伸试件进行了疲劳试验,实验中按一定的疲劳循环周次在零载荷状态下停机,并采集试件表面上的白光散斑图;应用数字散斑相关技术测量缺口附近的残余位移场,求出缺口根部的残余应变,得到缺口根部残余应变与疲劳循环次数的相关性曲线,获得了一些对于研究GH4169材料的疲劳寿命很有意义的重要结果.     

一种新的焊接残余应力测量方法

应用数字散斑相关方法对平板板边堆焊焊接头残余应力进行了测量,探讨了该方法测量焊接残余应力的可行性。试验表明,数字散斑相关方法测量焊接残余应力是可行的,其应变测量灵敏度与图象处理系统的象数分辨率有关。采用高分辨率的图象处理系统,可望实现焊接接头残余应力的精确测量。     

数字散斑相关方法在实验力学中的适用性

数字散斑相关方法是近些年来新兴的一门利用图像处理技术来计算物体的位移及变形的方法,具有全场测量、非接触、光路相对简单、测量视场可以调节、不需要光学干涉条纹处理、可适用的测试对象范围广、对测量环境无特别要求等优点,对此利用3个基本的实验,刚体平动、橡胶材料拉伸、三点弯梁实验,验证了数字散斑相关方法在大位移及变形测量中的适用性.     

数字散斑相关方法的建筑力学分析应用研究进展

 数字散斑相关方法,作为固体材料表面变形测量方法,是一种全场、无接触、高自动化和高精度的光学变形测量方法,与其他变形测量方法相比,具有灵敏度高,测量准确等一系列独特的优越性,在建筑工程变形测量及力学分析中得到较快的发展。本文阐述了数字散斑方法的基本原理,重点综述了数字散斑方法在混凝土、沥青材料、硅酸盐水泥、复合材料、负泊松比防爆材料等建筑材料以及混凝土结构、桥梁结构、岩土结构、木质结构等建筑结构力学行为测量与分析中的应用进展,总结并展望了数字散斑方法在未来建筑材料与结构在服役过程中有效监测的应用前景与发展趋势。随着数字散斑相关方法的测量精度与速度大幅提升,结合光纤技术与计算机模拟等方法,建筑材料与结构三维实体的微观力学行为有望实现全方位实时监测。     

基于DSCM的竹炭力学参数测量及破坏分析

为了解竹炭力学性能,采用DSCM方法研究了竹炭的弹性模量、泊松比以及抗压强度,并对竹炭材料的顺纹和横纹破坏过程进行了简单分析。结果表明:竹炭的横纹压缩强度、弹性模量和泊松比均比顺纹压缩低;竹炭的破坏模式受其结构控制,顺纹压缩常表现为突发式破坏,试件内部前期变形均匀,最后发育沿载荷方向的裂纹,横纹破坏表现为渐进式破坏,试件内部前期变形不均匀,最后发育与载荷方向成一定角度的裂纹。该研究在生物质材料的力学参数及力学性能研究方面均具有一定的可行性和优越性。     

数字散斑相关法在压力容器变形测量上的应用

数字散斑相关法具有非接触、精度高、适用于工程现场等特点,成为实验力学中一种有效的光学测试手段。该文简要介绍了数字散斑相关法的基本原理、特点和应用范围,概述了在压力容器变形测量方面的应用现状,随着相关配套和辅助技术的发展,数字散斑干涉法在测量压力容器变形方面在宏观和微观方面展现了新的技术突破：改进光学系统与加载方式可测量大面积的变形场,与高分辨率设备结合可进行结构微小形变的检测,而全场高温变形测量技术的发展进一步拓展了其适用环境。     

光塑性力学分析法在冷挤压孔增寿机理研究中的应用

采用光塑性力学分析法,利用模型与原型的相似性来确定带衬套挤压和不带衬套冷挤压时孔边的载荷分布,并对这两种冷挤压方法所产生的差异进行了分析比较.结果表明:带衬套挤压和不带衬套冷挤压时孔边载荷的分布,模型材料与原型实际挤压结果相似;冷挤压孔在两个典型方向的应力、应变变化表现一定趋势,无衬套挤压中,孔边两个典型方向所产生的应力应变非常接近;而带衬套挤压中,衬套开口处产生的应力应变最大,与之相对的180°附近应力应变最小     

数值方法在光测力学中的位置

本文列举了数据数值计算方法在光测实验应力分析中的各种应用,介绍了近年来国内实验——数值混合法研究工作的进展。同时,对实验力学与计算力学手段结合应用的趋势及其优越性做了评述,并就混合法的精度、灵敏度、可靠性、适用性等问题及今后研究的方向提出了看法。     

双材料界面裂纹断裂参数的实验测定

首先推导了双材料界面裂纹尖端的位移场和应力强度因子之间的关系式。利用云纹干涉法实测了应力强度因子,并将实验结果与理论结果进行了比较。     

应用数字散斑相关技术进行薄膜材料断裂问题研究

将数字散斑相关测量方法应用于薄膜材料断裂问题研究,测量了薄膜材料的常规力学性能参数及裂纹尖端区域位移场。通过裂纹尖端区域位移场确定了应力强度因子(SIF),从而在技术上解决了薄膜材料断裂力学性能测试的困难、工作表明,此方法可有效地应用于薄膜等小尺寸材料的实验应力分析及断裂行为。     

DSCM中摄像机光轴与物面不垂直引起的误差分析

该文研究了数字散斑相关方法(DSCM)中由于摄像机与被测物面不垂直而引起的误差。首先从成像原理上进行分析,得出当位移和偏差角度比较小时,误差分别与它们成线性关系。为验证这一结论,提出了引入摄像机成像模型的数字模拟散斑图像生成方法;采用数字散斑相关方法,对模拟散斑图像进行计算,计算的结果与理论分析的误差公式结果非常吻合。基于数字散斑相关测量灵敏度为0.01像素,要求不垂直度或被测平面的平面度应小于5,°这也是二维数字散斑可否用于曲面测量的判据。     

数字散斑相关方法用于岩石结构破坏过程观测

介绍了数字散斑相关方法(DSCM)的基本原理及用DSCM进行岩石力学实验观测的观测系统,用此系统进行了一个岩石圆孔结构变形破坏过程的变形场观测,实验结果显示了此种岩石结构的复杂破坏过程。岩石结构的破坏经历损伤的积累及局部化过程,结构最终沿某一局部化带发生宏观破坏,但局部化带的演化在时间和空间上均不稳定,甚至存在跳跃与竞争现象。     

用像面全息散斑干涉法测裂纹尖端三维位移场

提出了显微像面全息和散斑干涉分离术测试三维位移的新方法,并应用该技术对裂纹尖端附近的位移及应变场进行了测试和计算。此外,还提出了一种再现像面全息的简单而有效的方法。     

测量透明薄膜表面三维轮廓的新型白光干涉法

基于新型的峰值分离算法，提出了白光干涉法（垂直扫描白光测量法）的一种新的应用——测量覆盖透明薄膜的物体表面的三维轮廓，并同时测量出透明薄膜的三维轮廓和厚度信息，克服了传统光学非接触测量的缺点，拓展了白光干涉法的应用领域。这一技术可用于检测光学厚度约为1μm或以上的透明薄膜，可广泛有效的应用于半导体和LCD加工制造等需要精细测量的领域。     

胶合板梯度胶合界面应变的数字散斑法分析

研究了均质、薄壳和内增强3种结构胶合板的断面密度分布, 根据密度分布确定梯度界面,并运用数字散斑法分析胶合板老化前后的密度梯度层胶合界面处的应变分布,以探讨梯度胶合对胶合界面应变传递的影响。试验结果表明:均质结构的胶合板断面密度分布较均匀,基本在0.83 g/cm³左右,而薄壳和内增强结构的胶合板断面密度显示两者均有明显的密度梯度和弱界面的存在。在450 N左右的载荷作用下,各密度梯度层胶合界面处的剪切变形最大值均出现在胶线两端的槽口处,并沿胶线方向逐渐减小。密度梯度层的应变主要表现为高密度层的应变通常大于低密度层的应变。老化后试件胶合界面的应变值普遍减小,高密度层的减小较小,反映了高密度层耐老化性能强于低密度层。