全息干涉法和散斑法在测量物体三维位移场中的综合应用

双曝光全息干涉法对测量物体离面位移分量较敏感,双曝光散斑干涉法对测量物体面内位移分量较敏感。可以设想,全息干涉法和散斑干涉法的综合应用将是测量物体三维位移场和解决实际问题的一种行之有效的方法。 本文针对平面磨削测力仪,就这两种技术各种不同的综合方式进行了多次反复的试验,提出了不同轴型综合法。此方法对工程实际问题中三维位移分量的测试是比较方便的,测量精度也能满足工程需要。     

单目CCD离面位移测量

以针孔成像原理为基础,利用结构表面的离面位移与所成图像中散斑颗粒的应变的线性对应关系,通过计算散斑应变场的方法来计算结构表面的离面位移场,对其理论进行数字模拟分析.数字模拟结果表明,该方法可进行离面位移场测量,测量精度高,与理论相符.还用该方法进行了离面位移试验,试验结果及分析表明,噪音对该方法的影响很小,离面位移测量精度为毫米,可应用于土木工程结构试验中.     

数字散斑相关法测量连续位移的原理与实验

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用CCD记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.     

数字散斑的仿真建模与变形场测量

合理构建像面散斑的数字模型,可以精确产生位移和变形场的数学仿真散斑图,为求解亚像素位移或变形的算法研究构建一个软件分析平台。本文从物体粗糙表面的随机分布出发,基于光学成像系统高斯点扩散函数模型,构建了像面散斑的成像模型,对变形前后的随机表面产生的像面散斑进行了模拟和变形场计算。文中提出在找相关峰值时用局部区域进行搜索,减少了运算时间,避免了相似峰的出现。     

数字散斑的仿真建模与变形场测量

合理构建像面散斑的数字模型,可以精确产生位移和变形场的数学仿真散斑图,为求解亚像素位移或变形的算法研究构建一个软件分析平台. 从物体粗糙表面的随机分布出发,基于光学成像系统高斯点扩散函数模型,构建了像面散斑的成像模型,对变形前后的随机表面产生的像面散斑进行了模拟和变形场计算. 提出在找相关峰值时用局部区域进行搜索,减少了运算时间,避免了相似峰的出现.     

高温条件下物体面内位移的非接触式检测

应用数字图像相关方法对高温条件下物体面内位移场进行快速、高精度测量.采用532 nm面阵激光作为照明光源配合532 nm窄带滤波与可调式衰减片组成的光学处理系统,很好地解决了高温情况下成像难题.介绍了人工散斑的制作方法,采用耐1000℃高温的高温墨作为散斑的制作原料,制作了可在1000℃高温情况下清晰的利于图像相关计算的散斑图.搭建了高温条件下物体面内位移的检测系统,分别做了常温下亮度不同的千分尺移动位移检测实验和喷灯对钢板持续局部加热到1000℃热变形场的测量实验.实验结果证明本系统具有抗干扰能力强、计算精度高以及便于实现的优点,可用于常温及高温条件下物体位移或变形场的测量.     

光涡旋阵列位移测量模拟

将光学涡旋点阵与电子散斑干涉技术相结合,提出了一种基于涡旋光干涉特性测量物体离面位移的新方法.利用三束光干涉产生光涡旋点阵作为物光,模拟了物体变形前后与平面波干涉的图样.推导得出光流场运动矢量场与干涉图样条纹频率、变形相位场之间的关系.模拟计算得到的三维位移相位场与理论值相吻合.模拟结果表明,光学涡旋点阵用于物体变形的测量,提高了测量灵敏度,为相位测量提供了新方法.     

面内和离面位移场的电子散斑检测技术改进

提出并验证了一种新的测量物体面内和离面位移场的电子散斑检测技术.和传统的采用渥拉斯顿(Wollaston)棱镜的散斑检测技术相比,该技术的改进不仅仅从产生机制上增加了干涉光束的光强度及干涉条纹的清晰度,更从根本上解决了传统实验成本的增加.另外,本文不仅从理论上剖析了该技术的原理以及实现过程,更进行了典型实验,从而验证了所提出方法的有效性.     

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。     

显微像面全息散斑照相分离术及其应用

提出了用显微像面全息散斑照相分离术测量裂纹尖端三维位移场的新技术，该方法用两张全息干板分别放置于两个分离的像面上同时记录像面全息和散斑图．由于记录散斑图的底片不受参考光的影响，因此可以获得高对比度的散斑杨氏条纹图，这为条纹图的自动分析处理奠定了基础．把此方法与放大技术相结合，测试了裂纹尖端约２ｍｍ２范围内的弹塑性三维位移场及塑性区．     

考虑力学约束的核石墨表面变形场测量研究

准确地测量核石墨表面变形场对研究其力学性能具有重要意义. 基于子区的数字图像相关（DIC）方法无法准确地获取试件边界的变形信息,测得的变形场不具有空间连续性,无法反映出核石墨表面真实的变形规律. 为了提高变形场的测量精度及实现边界变形测量,发展了一种考虑力学约束的DIC方法（MC-DIC）,该方法采用了具有空间连续性的8节点等参单元网格,基于子区DIC计算得到的信赖点对变形场进行空间重构. 结果表明:MC-DIC在测量非均匀复杂变形场时具有更高的测量精度,可以更准确地反映出核石墨试件受载下的全场变形状态.      

考虑土体空间变异性的管廊基坑开挖过程中变形及能量演化特征分析

基坑开挖工程的稳定性受所在区域土体参数的空间变异性影响较大,其施工过程伴随着基坑内部能量的相互转化,为研究复杂多层土基坑开挖过程中土体参数的空间变异性影响及能量演化特征,本文依托佛山市某综合管廊基坑项目,基于中心点法建立了多层土的杨氏模量随机场模型,结合FLAC软件构建了复杂多层土的随机场-有限差分耦合计算基坑开挖的数值模型。研究结果表明：基于随机场参数的统计分析及位移实测对比分析验证了所建立模型的准确性;基于均质模型与随机场模型的测点变形趋势一致,但不同测点处位移的变异性存在显著差别,基坑总体变形可控;基坑开挖过程中,弹性应变能的一部分转化为塑性应变能,开挖完成后基坑处于稳定状态。     

深部倾斜巷道变形机理的数值模拟

文章综合考虑影响深部巷道围岩变形的各种因素,并以淮北临涣矿为工程背景,通过现场观测、调研、取样和煤岩力学参数的实验室测定,建立了临涣煤矿的深部巷道计算模型;采用大型有限元软件ANSYS,分析软岩影响下的巷道变形特点;论述了适合软岩巷道围岩变形控制的耦合支护理论,并结合该理论和软岩巷道应力破坏特点,对临涣煤矿软岩处进行了支护优化设计,并对支护设计的结果进行了数值模拟仿真分析,得出对后续现场支护工业实验具有指导意义的结论。     

DNS of the turbulence modulation by dispersed particles in compressible spatially developing two-phase jets

Particleladenturbulentjetsareusuallyfoundinmanyengineeringapplications,suchasjetpropulsion,spraycombustion,andpulverizedcoalcombustion.Inmanyoftheseapplications,thedispersionoftheparticlesbecomesacontrollingfactorintheefficiencyandstabilityoftheprocess.Hence,theabilitytopredictandcontroltheparticledispersioninjetsisofsignificancetoimprovedesigningleveloftheindustrialequipmentandobtainefficientapplications.Thesinglephaseturbulentjetshavebeenwidelystudiedbymanyexperimentaltechnologiesandnumerica…     

利用误差椭球进行点位变形分析

在实施变形监测的过程中,两期变形点坐标值的差异并不一定反映点位的变动,它也可能是测量误差引起的;为探明这些差异主要是误差干扰还是变形造成的位移,需要进行位移量显著性检验;文章在误差椭圆法进行点位变形分析的基础上,提出了误差椭球法进行点位位移量显著性分析,该方法适用于三维坐标变形分析的问题,并用一组数据进行了验证。     

基于3D-DIC方法研究内爆作用下金属圆柱壳体的动态变形特征

针对爆炸容器动态变形的研究,传统方法是采用电阻应变片对某一点的变形进行测量,这种“点应变”测量不能得到结构动态变形的全场数据,并且爆炸产生的带电气体对应变片干扰较大.为克服电阻应变测量的不足,采用双目立体成像的原理对内爆炸载荷作用下的金属壳体动态变形进行测量.获得了直径210 mm、壁厚2.5 mm的金属圆柱壳体在不同TNT当量（20,60,80,100 g）的全场变形.分析壳体的动态变形,拟合了环向、轴向变形和挠度的经验公式,为金属圆柱壳体结构的抗爆设计提供理论依据.     

真实复杂地层大直径钢顶管三维数值模拟研究

为了揭示地表沉降与管周土体扰动沿顶进方向的真实变化规律,本文提出了真实复杂地层三维数值建模方法。依托某市北线引水工程隐患整改顶管工程项目,采用FLAC3D分析平台开展了真实复杂地层和简化均匀地层条件下的大直径钢顶管施工数值模拟研究。模拟结果及现场地表沉降实测结果对比表明：基于真实复杂地层模型的模拟结果与现场沉降监测结果吻合较好,能够准确反映地表沉降沿纵向的变化规律,而简化地层模型模拟结果与监测值差距较大。扰动分析表明顶管施工时会引起其上方地层的沉降变形和下方地层的抬升变形,其变形值大小与地层土体性质和分布有关。顶管上覆土体横向位移基本朝向顶管轴线,其变形受土体空间分布的影响较小,但顶管下部土体的横向变形受土体空间变化影响较大。地表沉降的横向影响范围为?5.3D（D为顶管直径）,且受土层分布影响较小,但地表沉降值受地层分布影响较大。     

振幅调制-非线性调频信号测量声场的脉冲响应

提出采用振幅调制-非线性调频（AM-NLFM）信号测量声场的脉冲响应，AM—NLFM信号基于相位驻留原理的调制方法．该信号在测量声场脉冲响应时，具有良好的抗系统非线性失真和时变影响的能力，可以降低非周期傅里叶变换时的频谱泄漏，且可以根据任意频谱调制而能保持很低的波峰因数．实测表明该信号可以有效提高脉冲响应测量的速度与精度．该信号也可用于电声系统传递函数的测量中．     

单幅相位图的二维位移分离技术与图像处理

提出了利用单幅电子散斑物体变形相位图分离二维分量的方法.传统电子散斑干涉技术测量得到的是物体变形的混合相位场.当物体具有对称变形时,可通过图像处理的方法,获得二维变形的分量值.利用三点加载的简支梁进行了实验,给出了实验结果,验证了该方法的正确性,该方法保持了传统电子散斑干涉系统的简单、稳定、便于应用的优点,并进一步得到了二维场分量的信息.     

基于多检测模型半导体气敏传感器故障诊断

半导体气敏传感器的老化与意外“伤害”可能致使传感器失效,为提高检测的可靠性,提出了一种新的的传感器故障诊断方法。该方法对金属氧化物半导体甲烷传感器进行热调制,从传感器的动态输出信号中提取两组特征变量,构建两个不同的甲烷检测模型,提出根据两个模型的检测结果的一致性判断传感器的是否发生故障。应用实例表明,该方法能准确判断金属氧化物半导体甲烷传感器是否发生故障。由于不需要其他冗余硬件设备,因此故障诊断不受其他冗余硬件设备的影响,节省资源,价格便宜,可靠性高。此外,这种方法计算量小,故障诊断对系统的配置要求低。