Structural Crack Identification Based on the Variational Mode Decomposition北大核心CSCD

In order to enrich the bridge damage detection method and further improve the accuracy of bridge damage identification, a detection method for simply supported beams with cracks under dynamic loads was proposed not based on the complete finite element model. Under the premise of not blocking traffic, the method only needs to analyze and deal with the acceleration responses of the simply supported beam span, which reduces the mounting, dismounting and maintenance of sensors in practical engineering. At the same time, based on the model, an analytical formula of the acceleration at the midspan of the simply supported cracked beam was derived. Based on the theoretical derivation, the instantaneous energy and the mean energy difference were constructed through the variational mode decomposition and the Hilbert transform, and these 2 crack identification indexes were used to effectively identify small cracks with a crack depth ratio of only 5%. Then the influences of different wheel loads, environmental noises and damage degrees on detection results were studied. The results show that: ① the instantaneous frequency has a better recognition effect for crack positions; ② the mean energy difference is sensitive to crack depth ratio δ and the wheel load magnitude; ③ this method has strong noise robustness. © 2022 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

基于三维数字图像相关方法的面部表情变形测量研究

目前关于人脸面部表情的相关研究正在逐渐应用到各领域,而其研究大多为基于数据库的定性分析。本文将三维数字图像相关方法用于人脸面部表情研究。首先,针对人脸面部图像的具体特点,在深入研究方法原理的基础上,提出以参数优化和消除刚体位移来提高实验测量精度。在此基础上,对普通表情和微表情状态下面部肌肉变形进行精确的计算和定量的研究,分析特定表情的形成原因。实验采用自传式回忆的方法唤起被测试者的基本情绪,随之进行模仿来诱发面部普通表情;采用指导性表达抑制的方法诱发被测试者的微表情。通过对特定表情状态下的肌肉运动进行全场和局部的计算,获得精确的三维位移场和位移矢量场。结果表明,面部微表情状态与普通表情状态的运动规律基本一致,只是位移幅度存在显著差异。实验测量结果与实际情况基本吻合,符合常规认知。不同的是本文将特定表情状态下面部肌肉的运动规律从以往的感性认知上升到精确计算和定量分析的水平,为面部表情的自动识别及形成机理的深入研究提供了良好的基础。     

全固态锂金属电池充放电内部损伤演化及刚度衰减实验研究

全固态锂金属电池(Li-SSB)因具有较高的安全性、灵活的可设计性以及较大的能量密度等优点,近年来受到广泛关注。针对固态电解质在长服役周期中的内部损伤演化及刚度衰减问题,采用高分辨率X射线计算机扫描成像重建技术(X-CT)对Li_6.4La₃Zr_1.4TaO₁₂(LLZTO)固态氧化物电解质在Li-SSB长周期充放电过程中的损伤演化过程进行研究。分别对Li/LLZTO/Li对称电池结构在0.3mA/cm²和0.5mA/cm²两种电流密度工况下不同循环次数的内部结构进行三维重建,利用图像的灰度特征提取方法定量得到了LLZTO电解质的内部孔隙演化规律;通过建立LLZTO固态电解质多孔结构的无量纲弹性模量模型,研究了LLZTO固态电解质充放电过程中的模量衰减效应。实验结果表明：Li-SSB中电解质的力学损伤速度随电流密度增大而增大,电池服役阶段电解质损伤程度与循环极化电压高度正相关,电池短路后电解质损伤演化呈现先剧烈后缓和的演化规律。上述结果揭示了在电化学循环过程...     

后验概率算法用于位移场的确定

提出了一种基于贝叶斯最大后验估计算法确定固体表面位移场的方法。在图像处理过程中，把位移看作随机变量，首先建立贝叶斯模型，对变形前数字图像中的一个像素点，选定变形前后两幅数字图像中对应的圆形子区，将两子区所对应的所有可能位移逐一代入贝叶斯后验概率公式进行计算，使后验概率最大的位移值就是所求该点的位移。在得到整像素位移之后，引入亚像素重建技术，确定图像的精确位移场。本文通过计算机数字模拟实验和实物标准位移实验，验证了该方法的可行性，并得到了0．02pixel的位移测量精度。     

力-热耦合作用下钛膜的破坏行为实验研究

金属薄膜/聚合物基底(尤其是温度敏感型的聚合物)结构在外力和加热影响下的力学性能变化直接影响到器件的功能和使用寿命。通过光学显微镜原位观察钛膜/有机玻璃基底结构在力-热(20~44℃)耦合作用下的薄膜表、界面响应。在外部轴向压力作用下,薄膜会发生垂直于加载方向的屈曲。保持试件的加载端边界位移不变,对其进行加热,薄膜会出现垂直于屈曲方向的横向裂纹。通过分析发现薄膜产生横向裂纹的原因为:力-热耦合作用促使聚合物基底在非加载端方向的拉应变增大。在不同长度的薄膜裂纹段上,较长裂纹段中心部位上受到基底传递的拉应力较大,产生再次断裂的可能性较高。     

温度和剪应变率历史对扭转载荷作用下铁基合金本构关系影响的研究

用间歇式加载的方法,研究了温度和剪应变率历史在20 ～500℃和0 .00167 ～800s- 1 的范围内对扭转载荷作用下铁基合金本构关系的影响。试验结果表明:应变率历史对该材料具有强化作用,而且其强度随剪预应变率的升高而提高;其对剪应变率历史的敏感性则随着温度的升高而降低。     

钢筋混凝土斜交刚构连续梁桥的实验与数值分析

本文利用三维光弹性法和ANSYS软件分析了铁路斜交刚构连续梁桥在一期、二期自重载荷和两种不同工作载荷下的梁体应力分布，数值研究中分别针对实验模型和建筑实物建立计算模型，并将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，桥梁的应力分布呈明显的不对称特征，有其自身的独到之处。     

贴片云纹干涉法测复合应力强度因子

贴片法把Post提出的云纹干涉法向前推进了一步,它成本低、实验周期短、工艺简单,在一般光测力学实验室都可进行。由于贴片可以分离,使云纹干涉法用于现场测量成为可能。本文提出了估计裂纹尖端绝对位移的切点连线法。编写了可以计算尖端刚性位移和旋转的阻尼最小二乘法程序,应用单向栅线,测定复合应力强度因子,与理论值进行了比较,得到了满意的结果。计算和实验的位移场重合。     

用光弹性方法研究厚壁压力容器内表面裂纹的应力强度因子

本文针对三维裂纹纹尖的应力状态及裂纹表面均匀受压的情况，用应力函数法导出了纹尖近区域应力级数解；用光弹性方法测定厚壁压力容器内表面沿９０°（纵方向），５７°，４１°，２７°，０°（横方向）布置的圆形裂纹应力强度因子Ｋ１，ＫⅡ和ＫⅢ的分布，在光弹分析中引入了二阶非奇异项，并在数据处理中采用了阻尼最小二乘法以获得精度较高的解。     

纳米薄膜屈曲模式的实验研究

薄膜/基底系统在信息科学以及微电子机械系统中有着十分重要的地位.薄膜中常会有压或拉的残余应力,因此薄膜/基底结构通常是工作在残余应力以及外加应力的联合作用下.根据结构的功用不同,其载荷方式也有不同,从而也导致了不同的破坏模式.压缩载荷下的脱粘屈曲是薄膜基底结构主要的破坏形式之一.本文使用磁控溅射镀膜技术,制作了压缩薄膜...