激光干涉在蜂窝夹心层板振动模态测量中的应用

采用激光电子散斑干涉测量技术(electronic speckle pattern interferometry,简称ESPI)对悬臂矩形损伤蜂窝夹心复合板稳态振动下的振型进行了实验研究。通过完整试样的振型测量结果与有限元模拟均匀悬臂金属板结构振型的类比,验证了有关蜂窝夹心复合材料具有横观各向同性假设的观点,获得了悬臂矩形蜂窝夹心复合层板前14阶离面振动模态的振型图。实验结果表明,结构的损伤导致其局部刚度改变,使得共振频率减少,损伤对其高阶振型的形状改变较为明显,有时甚至是模态跃迁。     

基于高速摄像的双线性振动陀螺力学特性分析

针对微机械陀螺特征尺寸小、振动频率高,其动态特性难以精确评价的问题,提出了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的测试方案。并用此方法测量了双线性振动陀螺的固有频率、品质因子、—阶模态振型和杨氏模量。实验数据表明,系统分辨率可达0.01 μm,不同驱动频率下所测振子响应频率误差小于0.023%。     

投影栅相位法三维形貌自动检测应用中的问题

本文针对投影栅相位法测量三维物体表面形貌技术,采用两光轴相交,且非远心投影系统产生的误差进行了分析并提出了修正方法,文中还提了了一种有效算法,利用卷积滤波技术实现频谱的自动移位。提高了图像处理的速度和形貌检测技术的自动化程度;最后给出了模拟和实验结果。     

基于数字光测的表面裂缝宽度图像分析法

混凝土表面裂缝宽度不仅影响结构物的观瞻,而且影响结构的耐久性.这种裂缝检测问题在国防、航空航天、机械制造等许多领域中都会碰到.因此针对采集到的裂缝图像特征,提出类判别法与数学形态学结合的方法对裂缝进行定量分析.也就是说,根据裂缝图像,利用类判别法找到图像分割的最佳阈值,进而提取图像的裂缝信息,然后通过编制的图像处理程序分析出研究区域的裂缝宽度及其方差.同时,还通过实验对该方法的测量精度进行了验证,结果表明,此方法精度在15%以内,可满足工程需要,因此相关的计算结果可为实际工程的安全可靠性评估提供较准确的基础数据.     

DICM在发动机模态参数识别中的试验研究

基于高速摄影成像技术,利用数字图像相关方法(digital image correlation method,简称DICM),根据时间序列动态散斑相关跟踪测量原理,提出了一种用于机械结构动力学特性测试与研究的时间序列数字图像相关方法。该方法具有全场非接触,测试结构简单,测量精度高,测量位移和频率范围可调。运用该方法对柴油发动机机体在自由状态下固有频率进行了测试。采用高速CMOS摄像机及其计算机处理系统,实时获取发动机机体的振动图像,用VC编制时间序列图像相关软件,自动对序列图像进行相关运算,获得其位移-时间曲线。通过FFT频谱分析,确定了机体的固有频率。光测试验结果与电测试验结果、有限元数值计算结果基本一致。     

投影散斑相关方法测量芯片翘曲度

本文采用投影散斑相关法对芯片翘曲度进行了测量。利用单个CCD和单个投影装置多次扫描的方法，得到若干幅具有部分重叠区域的小图像，然后通过配准和拼接获得全景图像，实现整体测量。在拼接区标定若干控制点，然后以这些控制点为基准进行坐标变换实现重叠区域的配准和拼接，以提高分辨率、实现全场测量，得到芯片相对于标准平面的面内位移和形变。通过三角法标定，获得了离面位移和形变，从而完成了对手机屏幕芯片翘曲度的测量。与牛顿环测量法相比较，结果证明了投影散班方法测量芯片翘曲度的精度和可行性。     

基于线性相位FIR滤波的三维曲面的光学检测

利用一组规则机线投影到物体表面的畸变光珊，采用线性相位ＦＩＲ滤波技术解调出含有物体表面高度信息的相位。建立了一种较二维ＦＦＴ法更快，精度较高的光不检测技术。该技术只需采集一幅图象，不需要确定条纹级次，不存在“凹凸模糊”的问题。本文给出了一个典型试件的实验结果及分析。     

数字图像相关法在稀土掺杂水凝胶电响应行为测量中的应用

基于放大成像技术、高速摄像技术与数字图像相关方法,研究了稀土掺杂水凝胶在非接触直流电场作用下的电刺激响应行为,并对相关的机理进行了探讨。实验结果表明,在非接触直流电场作用下,掺入稀土后的Sm/Gel/P(AA/AM)、Eu/Gel/P(AA/AM)水凝胶与Gel/P(AA/AM)水凝胶相比,对电场的响应更为敏感;稀土掺杂水凝胶均随着电场的增大,形变位移增大;水凝胶在掺杂稀土后沿着电场方向产生形变,在掺杂稀土前逆着电场方向产生形变。文中测试方法具有实验装置简单、全场非接触、无附加质量、无附加阻尼、测量变形范围可调等优点。数字图像相关方法用于此类材料力学性能的研究是一种行之有效的方法。     

基于DICM的钢管混凝土框架梁柱连接的转角测量与分析研究

由于钢管混凝土框架梁柱连接形式的多样性和受力形式的复杂性,目前还未能建立实用、有效的连接区工作性能的评判标准。连接的转角是其研究的重要指标,因此连接转角测试方法的实用性和有效性对连接工作性能研究的深入开展有非常重要的影响。数字图像相关方法(DICM)具有非接触、无附加质量、精度高和全场测量的优点,但局限于有限变形和小转角测试。基于以上两点,结合钢管混凝土框架钢加强环式梁柱连接的模型实验,利用改进的数字图像相关方法,对该连接的弯矩-转角关系进行了测试。根据梁柱及其连接的变形特点,采用基于全局坐标的形函数,测得了管壁处、加强环边及一倍梁高处截面的弯矩-转角关系,该方法适用于精确测试发生较大刚体转动及形变的试件。通过该模型实验,验证了该方法用于测试钢加强环式连接转角的可行性,并为进一步分析钢加强环式连接的工作性能提供了实验依据。     

薄壁球壳受刚性平面压缩的连续变形测量

建立了非接触光学测量实验系统,对薄壁球壳受刚性平面压缩的连续变形及失稳行为进行了实验研究。实验以理想弹塑性材料制成的薄且壁厚均匀的乒乓球为压缩对象,采用透明石英玻璃板作为刚性平面,用相机透过玻璃板采集清晰的散斑图像。然后利用具有非接触、全场、高精度等优点的三维数字图像相关(3D-DIC)技术对与刚性平面接触的乒乓球表面的连续变形进行直接测量,同时利用二维数字图像相关技术结合压力传感器得到对应的力-位移关系。实验研究表明,基于3D-DIC方法测量三维表面变形场,实现了对受刚性平面压缩的乒乓球表面从局部压平阶段到轴对称屈曲阶段,进而演化到非轴对称屈曲阶段等力学行为的可视化。实验结果表明,对乒乓球半径的测量精度可达0.5%,利用Abaqus有限元方法得到的结果与实验结果非常吻合,验证了所提方法的有效性。