一种数字散斑相关方法的研究与应用

论文摘要

数字散斑相关方法作为一种非接触式实验力学测量方法,在20世纪80年代被提出至今,得到快速发展,并逐渐应用于更多领域。本文以目前国内外数字散斑相关方法的研究成果为基础,利用matlab软件编制了一套能够计算具有较大变形试样的位移和应变的程序(简称CM程序),并将其应用于金属板材变形测量和橡胶材料的力学性能的实验研究中。本文介绍了数字散斑相关方法的基本原理,在此基础上编制出可以计算出整像素位移及较大应变的CM程序,并利用该程序进行了单、双向刚体平移和变形为5%、10%、30%、40%的单向拉伸的位移与应变测量的数值仿真,结果显示误差在3%以内,证明CM程序的可靠性。将上述数字散斑相关方法CM程序应用于金属板材的变形测量和橡胶材料的力学性能研究中。用数字散斑相关法测得的变形结果跟引伸计测量结果进行对比,误差较小,说明CM程序的可行性,并用其测量金属板材试样塑性阶段时局部全场位移与应变分布情况。用数字散斑相关方法测得了橡胶材料的变形情况,计算出了该橡胶试样的拉伸弹性模量。同时证明了,数字散斑相关方法可以用于金属板材塑性阶段较大变形和橡胶材料的力学性能的研究中。为今后数字散斑相关方法应用于金属板材塑性阶段变形研究及橡胶拉伸力学性能的研究提供行之有效的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字散斑相关方法（DSCM）的概述
• 1.2 数字散斑相关方法的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 本文研究工作的背景及意义
• 1.3.2 本文的研究内容
• 1.4 研究方法与技术方案
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术方案
• 第2章 数字散斑相关方法的基本理论
• 2.1 数字散斑相关方法的原理
• 2.1.1 数字散斑相关的计算原理
• 2.1.2 相关函数的几种形式
• 2.1.3 整像素位移搜索
• 2.1.4 位移及应变的计算
• 2.2 本章小结
• 第3章 数字散斑相关方法的程序设计及其数值验证研究
• 3.1 数字散斑相关方法的matlab程序设计
• 3.2 CM程序的数值仿真验证
• 3.2.1 CM程序应用于刚体平移时的数值仿真
• 3.2.2 CM程序应用于单向拉伸时的数值仿真
• 3.3 本章小结
• 第4章 数字散斑相关方法在金属板材拉伸试验中的应用
• 4.1 试验仪器
• 4.2 试验方案
• 4.2.1 CM程序与引伸计变形测量对比试验方案
• 4.2.2 位移场与应变场测量试验方案
• 4.3 试验注意事项
• 4.4 试验数据处理
• 4.4.1 CM程序与引伸计变形测量对比试验数据处理
• 4.4.2 位移场与应变场测量数据分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 数字散斑相关方法在橡胶拉伸试验中的应用
• 5.1 橡胶试验试样的制备
• 5.2 试验仪器
• 5.3 试验方案
• 5.3.1 弹性模量测定试验方案
• 5.3.2 横梁与标距位移对比分析试验方案
• 5.4 试验注意事项
• 5.5 试验数据处理
• 5.5.1 弹性模量试验数据处理
• 5.5.2 横梁与标距位移对比试验数据处理
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献