透射焦散线法研究甲板开口边缘Ⅰ型裂纹的应力强度因子

为研究船舶甲板开口边缘受拉的Ⅰ型裂纹的应力强度因子,并探索焦散线方法在船舶结构中的应用,采用透射焦散线方法进行了实验研究．实验中模拟一般散货船带舱口的上甲板,制作了带孔有机玻璃透明试件,并采用加热法开出孔边裂纹．在数字焦散线实验系统中进行实验,获得了清晰的全场焦散线数字图象．应用焦散线图象自动处理程序精确地测出焦散线的最大直径以计算应力强度因子,并对裂纹尖端初始焦散线引起的实验误差作了处理．实验结果与理论值十分接近,表明船舶甲板开口边缘受拉的Ⅰ型裂纹的应力强度因子与甲板中的总纵拉力成正比．     

光弹性法和焦散线法研究联结零件接触应力

采用经典的三维光弹性实验技术和新兴的焦散线实验方法，分别研究了螺栓联结件的三维接触应力及其接触影响区域。所得实验结果为汽缸盖接触联结系统的设计、机械螺栓联结零件的有限元计算及其可靠性分析，提供了实验依据，并开拓了焦散线法实验的应用范围。     

不同角度裂纹缺陷对材料动态断裂行为的影响

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,对含相互垂直和相互共线两种裂纹缺陷介质在冲击载荷作用下的动态断裂行为进行了研究。结果表明:在动态冲击载荷的作用下,边裂纹缺陷处应力集中程度远大于试件的内部裂纹缺陷处应力集中程度;当裂纹从垂直内部裂纹缺陷的端部再次起裂时,表现为Ⅰ/Ⅱ复合型断裂;起裂后,裂纹的断裂模式很快由Ⅰ/Ⅱ复合型向Ⅰ型转化;而对于内部共线裂纹缺陷而言,裂纹的起裂和扩展始终表现为Ⅰ型断裂形式。当内部裂纹缺陷垂直于边裂纹时,内部垂直裂纹缺陷对边裂纹扩展的裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速度均有抑制作用;且当裂纹再次从内部垂直裂纹缺陷处起裂后,裂纹的扩展速度和应力强度因子也较共线裂纹缺陷时的高;裂纹扩展速度与裂纹尖端的动态应力强度因子呈正相关性。     

数字激光高速摄影系统及其在爆炸光测力学实验中的应用

 为解决爆炸光测力学中的高速数据采集问题,建立了基于泵浦激光器和Fastcam-SA5 数字高速相机的数字激光高速摄影系统,并应用于爆炸载荷下的焦散线实验、光弹性实验和纹影实验。结果显示,该数字激光高速摄影系统真实记录了爆生裂纹扩展情景、裂纹尖端焦散斑、光弹模型试件表面等差线条纹,以及切缝药包产生的冲击波在空气中的传播过程;清晰的数字照片验证了该数字激光高速摄影系统的可行性和先进性,实现了"一套系统,多种实验",丰富了爆炸光测力学的测试手段及应用范围。     

不同厚度三点弯曲梁的裂纹扩展动态焦散实验

采用动态焦散线实验方法,对冲击作用下不同厚度的三点弯曲梁进行了研究,分析了厚度对其动态断裂过程的影响.结果表明:不同厚度三点弯曲梁在动态冲击实验中,预制裂纹起裂时间和扩展时间受到试件厚度的影响.厚度越大,起裂越慢,扩展时间越长;试件起裂后,不同厚度下裂尖的扩展速度和动态应力强度因子值随时间的变化曲线均呈现先快速上升后波动下降的趋势;裂尖扩展速度和动态应力强度因子的峰值随着厚度的增大呈现先上升后下降的趋势;厚度影响了反射应力波对裂纹扩展的抑制作用.     

基于图像空间的焦散实时逼真绘制算法研究

提出了一种基于图像空间的焦散实时逼真绘制算法,算法将焦散的计算过程进行了分解并采用动态组织浮点纹理的方式将计算所需的几何数据从几何空间转换到了图像空间,可完全通过GPU编程实现实时逼真绘制.算法的主要优点是适用于可变形物体,可模拟由物体双面折射形成的焦散现象,算法效率受场景规模影响小并可方便地与阴影等绘制效果相结合.实验表明,GPU的数据处理能力和可编程特性得到了充分挖掘,与经典焦散绘制算法相比具有明显的效率优势.     

含预制裂纹悬臂梁的动态断裂试验研究

针对含预制裂纹的悬臂梁,利用动态焦散线试验系统,研究在冲击载荷下悬臂梁的动态断裂问题;以及裂纹尖端动态应力强度因子、裂纹扩展位移、速度、加速度的变化规律。结果表明,含单一上边界直裂纹构件先于含单一上边界斜裂纹构件达到动态断裂韧度,试件发生破坏;含单一直裂纹的试件断裂模式为Ⅰ型,含斜裂纹试件的断裂模式为Ⅰ-Ⅱ复合型,且曲裂程度大于含直裂纹的试件;含斜裂纹试件的裂纹扩展速度最大值大于含直裂纹的试件,且速度的振荡性较强;斜裂纹的存在造成加速度的振荡变化较大,能量释放的不均性加强。研究结论为揭示含预制裂纹悬臂梁的动态破坏规律提供了指导意义。     

一种快速高效渲染水下刻蚀和光束的方法

为了快速渲染大面积水域的水下刻蚀及光束,将刻蚀图技术引入水下光照的渲染,结合FFT水面的周期性对刻蚀图进行改进.采用物理光学方程估算光子到达水下某深度时的强度,从光源视角以点图元渲染光子构造刻蚀图,然后通过投影纹理技术渲染水下地形的刻蚀,利用光线行进技术渲染水下光束,光束和刻蚀的渲染都是基于对刻蚀图的采样,且全部在GPU中执行.该方法易于实现,效率高,适合交互式应用.     

焦散线法在确定I型应力强度因子应用中的限制

研究了平面应力焦散线有效性的一些限制．当施加载荷、试件尺寸、光学装置的特征长度等物理量满足一定的条件时，得到的应力强度因子ＫＩ值是正确的，否则很可能是错误的．     

层状结构I型裂纹尖端场的焦散线实验研究

为研究岩层断裂行为,利用透射式静态焦散线实验系统,采用铝-环氧树脂层状试件模拟岩层结构,进行了静态三点弯曲实验,通过观察和测量不同试件以及在不同加载条件下裂纹尖端焦散斑特征尺寸的大小,分析了铝-环氧树脂层状结构I型裂纹尖端静态断裂行为特性并与ABAQUS数值模拟的结果较好地吻合。实验结果表明：(1)相同加载力F下,裂纹尖端I型焦散斑特征尺寸D及应力强度因子值随试件所含铝板宽度w的增加而减小。(2)试件中铝板对裂纹尖端阻裂作用随着加载力F值增加而增强,其焦散斑特征尺寸值D与加载力F关系曲线D-F及应力强度因子值与加载力F关系曲线-F均呈现先上升、后变缓、再上升趋势。(3)铝板宽度w越大,则其对裂尖的阻裂现象出现越早。