探討了一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的非接觸式的應(yīng)變測(cè)量方法,稱為數(shù)字散斑相關(guān)法(dscm),并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可靠性。dscm有著全場(chǎng)、非接觸、高精度、易操作的優(yōu)點(diǎn),因此在工程材料測(cè)試上有著廣泛的應(yīng)用潛力,從而為光測(cè)力學(xué)拓展了應(yīng)用領(lǐng)域,為應(yīng)變多樣化測(cè)量展現(xiàn)了新的前景。

闡述了超聲散斑相關(guān)法測(cè)量物體表面應(yīng)變的原理,組建了實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng),對(duì)位于水下的硅橡膠試件的表面應(yīng)變進(jìn)行了非接觸式測(cè)量,測(cè)量值與標(biāo)定值符合較好.對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析表明:在加載范圍內(nèi),應(yīng)變?cè)酱?測(cè)量誤差越小,且測(cè)量誤差主要與散斑的橫向尺寸有關(guān).針對(duì)應(yīng)變大小對(duì)超聲散斑退相關(guān)效應(yīng)的影響進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在測(cè)量范圍內(nèi),這種影響近似成線性變化.

提出用數(shù)字散斑相關(guān)方法測(cè)量移動(dòng)物體的連續(xù)位移.激光照射粗糙表面形成散斑場(chǎng),用ccd記錄粗糙表面移動(dòng)時(shí)的序列散斑圖像,利用數(shù)字散斑相關(guān)方法分析散斑圖像,確定粗糙表面的位移.研究結(jié)果表明,數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)可以高精度地測(cè)出連續(xù)移動(dòng)物體的位移.

數(shù)字散斑相關(guān)法具有非接觸、精度高、適用于工程現(xiàn)場(chǎng)等特點(diǎn),成為實(shí)驗(yàn)力學(xué)中一種有效的光學(xué)測(cè)試手段。該文簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字散斑相關(guān)法的基本原理、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,概述了在壓力容器變形測(cè)量方面的應(yīng)用現(xiàn)狀,隨著相關(guān)配套和輔助技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字散斑干涉法在測(cè)量壓力容器變形方面在宏觀和微觀方面展現(xiàn)了新的技術(shù)突破:改進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)與加載方式可測(cè)量大面積的變形場(chǎng),與高分辨率設(shè)備結(jié)合可進(jìn)行結(jié)構(gòu)微小形變的檢測(cè),而全場(chǎng)高溫變形測(cè)量技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓展了其適用環(huán)境。

在進(jìn)行井架承載能力評(píng)定時(shí),現(xiàn)有的檢測(cè)方法存在諸多不足。結(jié)合現(xiàn)有計(jì)算機(jī)圖片處理功能,設(shè)計(jì)了一套基于數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)的井架應(yīng)變測(cè)量方法。與現(xiàn)有的電測(cè)法得到的井架應(yīng)變測(cè)量結(jié)果對(duì)比,基于數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)的井架應(yīng)變測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果精確、可靠。此測(cè)量方法減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率,解決了現(xiàn)有井架承載能力評(píng)定工作中應(yīng)變測(cè)量方法存在的不足?；跀?shù)字散斑相關(guān)技術(shù)的井架應(yīng)變測(cè)量方法為井架承載能力評(píng)定提供一種新的應(yīng)變測(cè)量方法,對(duì)更加科學(xué)、合理、全面地評(píng)定鉆修機(jī)井架的承載能力具有實(shí)用價(jià)值。

通過三點(diǎn)彎載荷實(shí)驗(yàn),利用數(shù)字散斑相關(guān)方法得到了試件載荷過程中對(duì)應(yīng)的載荷一位移曲線.依據(jù)實(shí)驗(yàn)中試件載荷前后位移的變化量,對(duì)常用工程材料pmma的彈性模量進(jìn)行了測(cè)定.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明所測(cè)彈性模量較為真實(shí)、客觀,相對(duì)誤差較小.該研究方法為同類材料未知彈性模量的測(cè)定提供了一種行之有效的測(cè)量途徑.

針對(duì)傳統(tǒng)接觸式應(yīng)變測(cè)量的局限性,探討了基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的非接觸式應(yīng)變測(cè)量方法——數(shù)字散斑相關(guān)方法(digitalspecklescorrelationmethod,dscm),并用單向拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,該方法是一種實(shí)用快速、高精度的變形測(cè)量方法。

該文回顧了國內(nèi)外木材斷裂力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀,并介紹了數(shù)字散斑干涉技術(shù)在位移、應(yīng)變、振動(dòng)和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域中的應(yīng)用和國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,提出了一種新的研究方法,并對(duì)該方法作了介紹和探討。

闡述了數(shù)字散斑相關(guān)方法的基本原理.采用爬山搜索法進(jìn)行整像素搜索,基于梯度的搜索算法計(jì)算亞像素位移、位移場(chǎng)局部最小二乘擬合計(jì)算應(yīng)變場(chǎng).測(cè)量了混凝土三點(diǎn)彎曲梁裂縫尖端的演化過程,給出了試件加載過程的載荷-位移曲線以及裂縫擴(kuò)展的過程.由dscm分析結(jié)果,獲得了試件在不同載荷下裂縫尖端的位移場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng).為深入研究含裂紋體材料和結(jié)構(gòu)的斷裂破壞提供了一個(gè)有效的實(shí)驗(yàn)方法.

數(shù)字散斑相關(guān)方法,作為固體材料表面變形測(cè)量方法,是一種全場(chǎng)、無接觸、高自動(dòng)化和高精度的光學(xué)變形測(cè)量方法,與其他變形測(cè)量方法相比,具有靈敏度高,測(cè)量準(zhǔn)確等一系列獨(dú)特的優(yōu)越性,在建筑工程變形測(cè)量及力學(xué)分析中得到較快的發(fā)展。本文闡述了數(shù)字散斑方法的基本原理,重點(diǎn)綜述了數(shù)字散斑方法在混凝土、瀝青材料、硅酸鹽水泥、復(fù)合材料、負(fù)泊松比防爆材料等建筑材料以及混凝土結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、巖土結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)等建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)行為測(cè)量與分析中的應(yīng)用進(jìn)展,總結(jié)并展望了數(shù)字散斑方法在未來建筑材料與結(jié)構(gòu)在服役過程中有效監(jiān)測(cè)的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)。隨著數(shù)字散斑相關(guān)方法的測(cè)量精度與速度大幅提升,結(jié)合光纖技術(shù)與計(jì)算機(jī)模擬等方法,建筑材料與結(jié)構(gòu)三維實(shí)體的微觀力學(xué)行為有望實(shí)現(xiàn)全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

將現(xiàn)代光測(cè)力學(xué)技術(shù)中的數(shù)字散斑干涉法引入到工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,既可以開拓學(xué)生的視野,加深對(duì)力學(xué)知識(shí)的理解和掌握,又可以激發(fā)學(xué)生的科研積極性,并提高學(xué)生的實(shí)踐能力.數(shù)字散斑干涉法具有全場(chǎng)非接觸測(cè)量,操作簡(jiǎn)單及測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn),對(duì)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的電測(cè)方法起到了很好的補(bǔ)充作用.以典型的梁彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)試為例,利用數(shù)字散斑干涉法獲得了梁彎曲時(shí)的面內(nèi)位移和正應(yīng)變分布,應(yīng)變?cè)茍D非常直觀地顯示了梁彎曲正應(yīng)變沿橫截面線性分布的特征.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法在工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是有效和可行的.

根據(jù)卸荷路徑確定巖石卸荷強(qiáng)度參數(shù)時(shí),為避免巖樣本身離散性過大對(duì)強(qiáng)度的影響,采用了卸荷多級(jí)破壞試驗(yàn)方法。將卸荷應(yīng)力路徑與多級(jí)破壞方法有機(jī)結(jié)合,用單個(gè)巖樣獲取多個(gè)強(qiáng)度值,然后通過回歸確定巖石卸荷強(qiáng)度參數(shù)?；趍ts815.02巖石三軸試驗(yàn)機(jī),研究荷載控制方式下多級(jí)破壞試驗(yàn)中峰值判斷、破壞狀態(tài)變形控制等幾個(gè)問題,并提出相應(yīng)的解決方案。最后成功開展了大理巖卸荷多級(jí)破壞試驗(yàn),取得了與常規(guī)卸荷破壞試驗(yàn)較一致的結(jié)果。研究成果表明,卸荷應(yīng)力路徑中引入多級(jí)破壞的方法,既考慮了應(yīng)力路徑對(duì)強(qiáng)度的影響,又有效避免巖樣離散性過大對(duì)強(qiáng)度的影響,是一種實(shí)用、有效的確定巖石卸荷強(qiáng)度參數(shù)方法。

首先闡述了數(shù)字散斑干涉法測(cè)量面內(nèi)及離面變形量的原理和裝置結(jié)構(gòu),并將其應(yīng)用于鋁合金材料的熱變形測(cè)量中;結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù),獲得代表變形量的數(shù)字散斑干涉條紋圖。結(jié)果表明數(shù)字散斑干涉測(cè)量法具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、全場(chǎng),非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。

闡述了數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量方法的基本原理和特點(diǎn),介紹了其相關(guān)測(cè)量方法在航天器結(jié)構(gòu)微變形領(lǐng)域的應(yīng)用。設(shè)計(jì)了一種基于數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量原理的結(jié)構(gòu)微變形測(cè)量方法,通過測(cè)量對(duì)某相機(jī)安裝平臺(tái)相對(duì)形變和某載荷適配結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的兩個(gè)試驗(yàn),驗(yàn)證了該測(cè)量方法的可行性與正確性,其測(cè)量精度可達(dá)到5μm。該方法在航天器大尺寸結(jié)構(gòu)微變形測(cè)量中得到了較好地應(yīng)用。

薄壁鋼管混凝土構(gòu)件作為新發(fā)展的組合構(gòu)件,對(duì)其研究具有非常重要的意義。文中首先介紹了散斑圖像相關(guān)數(shù)字技術(shù)的基本原理,然后給出了變形計(jì)算公式。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量方法的不足,在薄壁鋼管混凝土長(zhǎng)柱偏壓破壞實(shí)驗(yàn)中,引入了散斑圖像相關(guān)數(shù)字技術(shù),對(duì)長(zhǎng)柱跨中截面的全過程變形(位移)進(jìn)行了測(cè)量,并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了分析與討論,同時(shí)還與傳統(tǒng)測(cè)量方法所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析表明:該方法具有較高的精度和工程可用性,可克服傳統(tǒng)測(cè)量方法中的一些弊端,且對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量環(huán)境要求不高,很適合現(xiàn)場(chǎng)非接觸測(cè)量。

提出一種新的電鍍金剛石工具鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試方法。分別制備了亮鎳和添加稀土的電鍍結(jié)合劑鍍層。鍍層試件經(jīng)過制斑與加載,經(jīng)ccd采集成為數(shù)字圖像,通過數(shù)字圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,尋找到試件加載變形后的數(shù)字圖像采集區(qū)域,從而計(jì)算出采集區(qū)域內(nèi)的位移和應(yīng)變。通過鍍層與基體界面處應(yīng)變的變化,分析鍍層的結(jié)合狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果,鎳-鑭鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高于亮鎳鈹層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。研究結(jié)果表明利用數(shù)字圖像相關(guān)方法測(cè)量鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度是一種簡(jiǎn)單有效的方法。

固體材料受力后從彈性發(fā)展到塑性、再發(fā)展到破壞,表明屈服與破壞是不同的。本文簡(jiǎn)述了巖土材料的屈服準(zhǔn)則,并提出巖土材料的屈服準(zhǔn)則體系,提出材料應(yīng)力場(chǎng)中點(diǎn)破壞和整體面破壞2種概念及其定義,并用傳統(tǒng)極限分析方法定義材料的整體面破壞準(zhǔn)則。回顧分析傳統(tǒng)極限分析方法的求解特點(diǎn),由此指出傳統(tǒng)極限分析法與數(shù)值分析法的不足,兩者結(jié)合形成近年發(fā)展的數(shù)值極限分析方法,使極限分析方法的適用范圍大幅擴(kuò)大。就傳統(tǒng)極限分析法與數(shù)值極限法的內(nèi)涵、特點(diǎn)做深入的分析,論證了方法的可靠性,同時(shí)指出數(shù)值極限分析法的優(yōu)越性及其存在的問題,最后舉例說明數(shù)值極限分析方法在巖土工程中的邊(滑)坡、地基以及隧道工程中的廣泛適用性。

采用數(shù)值流形方法對(duì)巖質(zhì)邊坡的變形破壞過程進(jìn)行了模擬。與擴(kuò)展有限元xfem不同的是,數(shù)值流形方法通過不連續(xù)面切割數(shù)學(xué)覆蓋后所生成相互獨(dú)立的物理覆蓋來形成流形單元。為了模擬巖體材料連續(xù)-非線性破壞時(shí)的過渡過程,本次引入粘結(jié)裂紋擴(kuò)展計(jì)算模型以及帶抗拉強(qiáng)度的mohr-coloumb準(zhǔn)則判斷巖體因剪切破壞而發(fā)生的起裂與擴(kuò)展。最后以西南地區(qū)某水電站高邊坡的漸進(jìn)破壞過程為例進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了裂紋擴(kuò)展對(duì)于巖體穩(wěn)定性的影響,并給出了相應(yīng)的工程處理措施。

層狀巖石邊坡的傾倒破壞是巖石邊坡失穩(wěn)破壞的主要形式之一。本文利用數(shù)值流形方法對(duì)一層狀巖石邊坡的傾倒破壞過程進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明:在不考慮塊體間粘結(jié)力的情況下,塊體間的摩擦角決定著巖石邊坡的穩(wěn)定性。隨著摩擦角的增加,塊體間的摩擦系數(shù)增大,巖石邊坡的穩(wěn)定性增強(qiáng),并出現(xiàn)相應(yīng)的滑動(dòng)區(qū)、傾倒區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。模擬結(jié)果與相應(yīng)的理論預(yù)測(cè)結(jié)果相吻合。

巖石工程系統(tǒng)破壞的弱場(chǎng)控制探討——巖石工程系統(tǒng)的破壞發(fā)生在系統(tǒng)相對(duì)最薄弱部位和環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的弱場(chǎng)控制著巖石工程的承載力。在建立弱場(chǎng)控制概念的基礎(chǔ)上，提出了強(qiáng)度問題的弱場(chǎng)控制原理及其發(fā)生判據(jù)，利用數(shù)值分析和紅外監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，探討了含梯...

光測(cè)方法在巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)中的應(yīng)用述評(píng)——綜述了常用光測(cè)方法在巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)中的應(yīng)用，總結(jié)了這些光測(cè)方法相對(duì)于巖石力學(xué)中常用的其他方法的特點(diǎn)。最后在分析巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)新趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，指出發(fā)展一種以數(shù)字散斑相關(guān)方法(dscm)為基礎(chǔ)的巖石力學(xué)...

本文綜述了二十年來數(shù)值模擬方法在我國巖石圈構(gòu)造研究中的應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r，主要涉及造山帶數(shù)值模擬、俯沖帶數(shù)值模擬、盆地?cái)?shù)值模擬、上地幔小尺度對(duì)流數(shù)值模擬等幾方面內(nèi)容．為了研究中國大陸及其相鄰地區(qū)的巖石圈三維結(jié)構(gòu)，已經(jīng)取得許多區(qū)域性地質(zhì)調(diào)查和地球物理、地球化學(xué)等探測(cè)資料．同時(shí)以這些探測(cè)資料為基礎(chǔ)，國內(nèi)外科學(xué)家做了許多以該地區(qū)巖石圈構(gòu)造與演化為研究目的數(shù)值模擬工作．可以看出，數(shù)值模擬是巖石圈構(gòu)造與演化研究的有力工具，并已經(jīng)取得了卓著的成就．這些成果為繼續(xù)進(jìn)行巖石圈構(gòu)造的研究奠定了基礎(chǔ)．