数字散斑

摘要： CO_(2)气爆致裂是提高深部高瓦斯煤层透气性的重要手段,致裂效果在很大程度上受地应力和气爆压力的影响。为研究地应力和气爆应力下型煤裂纹扩展特征,自主搭建CO_(2)气爆试验平台,结合非接触式全场应变检测系统和超声设备,开展不同静载压力与气爆压力的正交试验,获取试样表面破坏图像序列和超声波形,分析不同实验条件下试样的裂纹形态、全场应变、孔周裂纹张开位移及超声波衰减系数。结果表明:相同静载压力条件下,裂纹条数及其与水平方向夹角均随气爆压力增大而增大;气爆压力相同时,轴向静载压力增加也会使裂纹宽度、数量、长度有所增加,且裂纹更易沿着静载增加的方向扩展;静载压力和气爆压力两者共同对裂纹扩展起作用。气爆压力与静载压力呈梯度增加时,孔周裂纹张开位移从0.2 mm扩大到2.02 mm,数值提高近10倍。气爆后超声波首波波幅呈现降低的趋势,超声衰减系数随着气爆压力增加而增大,反映出试样内部裂纹随着荷载压力的增加扩展更加充分。

摘要： 分离式霍普金森杆(SHPB)是一种公认有效的用于研究材料在高应变率下动态力学响应的测试技术,可为工程设计和材料应用提供重要的现实指导意义。本文介绍了霍普金森压杆的分类,阐述了传统SHPB试验的测试装置和实验原理。然而传统的应变测量方法主要采用接触式电测法,存在测量精度受多种因素影响、对微小尺寸试件无法适用等弊端。基于此,重要介绍了数字图像相关方法(DIC)这一应变光测法,该方法具有非接触式、测试结果精度高、抗干扰强、可视化程度高等优点,基于DIC的SHPB测试技术将是今后主流的测试手段。

摘要： 冲击地压是矿山动力灾害之一,随着煤矿开采深度的增加,导致冲击地压事故频发,造成大量人员和财产损失。为了防治煤矿冲击地压事故的发生,本文基于岩层之间的摩擦滑动过程,开展煤柱冲击地压实验,探究冲击地压发生机理。通过设计弱夹层组合体煤柱模型,利用数字散斑的相关方法对组合煤柱体单轴压缩过程进行观测分析,研究轴向荷载下组合体煤柱变形场演化特征及层间位移演化过程,探索独立煤柱系统的弹性变形能演化规律。研究结果表明:①优先在弱层结构中形成变形局部化带,且变形局部化带以平行于加载方向优先发育并逐渐扩大,直至贯穿整个弱夹层;②煤柱内岩层交界面处发生摩擦滑动,界面处弱夹层出现剪切变形往复循环现象,致使摩擦系数减小,在一定程度上增强冲击地压发生的可能性;③灾变时上层岩块所积累的弹性势能迅速释放并作用于弱夹层,可加速弱夹层的破坏。

摘要： 由于齿轮副啮合接触和内封装等特点,其疲劳强度的检测存在较大限制,尤其是对疲劳裂纹、轮齿折断等疲劳失效状态的监测大多采取间隔停机并拆解后检视的方式。整个过程耗时耗力,容易因人工主观判断和经验差异造成观测误差,而且无法感知齿轮早期疲劳阶段的微动疲劳特征。为此,基于双目视觉技术和数字图像相关理论提出一种面向齿轮疲劳强度试验的非接触式检测方法。通过双电机对拖驱动的方式搭建包含双目摄像头的减速机试验台,在齿轮上预制作高质量散斑进行疲劳试验,应用双目视觉方法采集全寿命周期的疲劳特征图像。通过图像匹配算法搜索跟踪轮齿上的目标区域,并分析计算得到区域内数据点的位移及应变等信息。结果表明:所提方法可以在无须拆装的情况下,实时在线监控齿轮疲劳试验过程并准确识别早期微小裂纹等疲劳失效特征,具有检测精度高、抗干扰能力强的特点,有利于提高试验效率,降低成本。

摘要： 采用数字散斑应变测量系统进行灰岩-煤组合体试样单轴压缩变形破坏演化试验,分析组合体试样变形局部化带和能量演化特征,揭示其渐进破坏机制。组合体试样变形局部化带演化主要与其内部原生裂纹起裂、扩展有关,变形局部化带首先出现在原生裂纹区域,沿最大主应力方向发育扩展,煤样内变形局部化带发育扩展相对较快,变形局部化带交汇、贯通导致组合体试样整体破坏失稳。变形局部化带位移错动量演化主要经历微变化、线性缓慢增长、非线性加速增长3个阶段,与轴向应力变化基本相对应,峰后变形局部化带快速扩展贯通,位移错动量非线性加速增长。外界输入能量主要被煤样变形破坏所消耗,煤样首先发生渐进破坏而释放能量,交界面处灰岩、煤样由协同变形转为非协同变形;煤样破坏诱发灰岩回弹变形并释放弹性能,部分弹性能作用于煤样而加剧其破坏,煤样发生拉-剪混合破坏;煤样内裂纹扩展传播至灰岩内,并与灰岩内裂纹贯通,导致其拉伸破坏。

摘要： 岩石在应力作用下发生变形和破坏过程中,塑性应变在小范围内聚集,其变形呈局部化特征。利用数字散斑技术结合局部化破坏理论,分析不同跨距条件下砂岩三点弯曲实验过程中变形场局部化特征,以及裂纹开裂和扩展的动态变化规律。结果表明:砂岩试件纵深延展方向,上部区域加载初期发生压缩变形,下部区域加载至断裂过程中一直发生拉伸变形,试件横向延展方向,加载线两侧对称特征点变形具有相似特征,距离加载线越近,应变增加速率及峰值应变越大;水平方向主应变集中区在一定范围内变化,应变集中区域不断移动,试件发生初始断裂后,破裂带以外区域发生的弹性变形逐步恢复,破裂带以外区域主应变逐渐变小;试件起裂位置均与加载中心线呈一定的偏移,裂纹扩展方向逐渐趋近于加载中心线纵深方向。

摘要： 顶板预裂是控制潜在顶板型冲击风险的有效方法。本文采用不同预裂长度的细砂岩试样开展了三点弯曲加载试验,利用数字散斑方法(DSCM)和声发射技术(AE)对裂纹扩展全过程进行了监测,分析了预制裂隙对岩梁断裂的影响规律,揭示了岩梁断裂过程的力学机理,提出了顶板预裂设计方法,在济宁二号煤矿10303工作面进行了工程实践。研究结果表明:预裂岩梁的加载曲线表现出明显峰后特征;与完整岩梁相比,35 mm预裂岩梁的抗拉强度和最大拉应变分别降低了32.4%和33.1%,声发射b值增大了30.2%;10303工作面预裂施工后的最大微震能量和平均微震能量分别降低了25.6%和6.4%,厚层坚硬顶板预裂效果良好。

摘要： 为探究含裂隙软煤的局部化演化特征,将石膏与水以质量比7:3混合制成类软煤含裂隙试样,进行单轴压缩试验并采用数字散斑相关测量方法采集加载全程试样表面应变、位移信息,分析其变形位移和变形能密度演化特征。结果表明:不同倾角试样局部化带开始出现位置和扩展方向不同,倾角为0°时局部化带沿预制裂隙中央向试样上端和下端部扩展,60°时局部化带沿预制裂隙端部向试样对角方向扩展,随倾角增大,局部化带稳定时所对应的应力水平接近1。试样破坏由局部化带的张开和错动共同作用导致,局部化带张开与错动速率存在缓慢演化和加速演化阶段,应力峰值前后,局部化带之间扩展交汇引起速率加速演化。局部化带的能量演化经历累积(A)、累积与释放交替(A-R)、释放(R)3个阶段。在加载初始阶段,总体表现出A过程,加载至应力峰值前后,能量发生A-R波动式演化过程,加载至应力峰值后期,表现为R过程,A-R阶段随裂隙倾角增大发生相对后移现象。

摘要： 为研究不同孔洞数量和排列方式的孔洞岩石在冲击载荷下的应变演化及破坏特征,对含有单一孔洞、水平双孔洞、垂直双孔洞、水平3孔洞和垂直3孔洞的5种花岗岩试样进行落锤冲击试验,借助高速摄像仪和数字散斑技术(DIC)对各试样表面的应变演化和裂纹扩展进行记录和分析.研究结果表明:垂直孔洞试样的冲击响应力峰值随孔洞数量的增加而减小;试样表面的高应变集中区有一个渐进移动和演化的过程,且高应变集中区在移动至孔洞之前和穿过孔洞之后其形状均为椭圆状,在经过孔洞时形状变为狭窄的长条状;垂直孔洞试样比水平孔洞试样的高应变集中区为长条状的时间长;孔洞周围的平均应变演化受孔洞数量和排列方式的影响显著,且水平孔洞试样比垂直孔洞试样中孔洞周围的最大平均应变出现的时间晚;5种类型试样的破坏裂纹以轴向拉伸裂纹为主,所有试样均表现为明显的劈裂破坏;垂直孔洞试样的破坏形态复杂,局部的剪切裂纹和拉伸-剪切混合裂纹作用位置受孔洞数量影响;与垂直孔洞试样相比,水平孔洞试样的最终破坏形态简单且裂纹类型不受孔洞数量影响.

摘要： 为研究锚杆对节理岩体的锚固力学效应,基于3D打印技术制作了以矿用锚杆为原型的缩尺锚杆和含预制节理面的制样模具,进而制备了2组不同角度的节理锚固试样,并采用数字散斑(DIC)方法监测了试样在单轴压缩试验过程中表面位移及应变场的变化,对比分析了不同节理角度锚固岩体的变形与强度特性和锚固力学效应。试验结果表明:节理角度对岩体强度和变形特性具有显著影响,节理的存在会降低岩体的承载能力,节理角度为15°和60°岩体的强度分别为不含节理完整岩体的34%和19%,节理岩体的应力应变曲线表现出显著的多峰性。当节理角度为15°时,试样破坏模式以压缩劈裂为主,试样整体承载力受块体自身强度影响较大,锚杆的加固作用不显著;当节理角度为60°时,试样破坏模式则以剪切破坏为主,锚杆的加固作用明显,此时锚杆除了杆体的黏结及抗剪作用外,还借助装配在锚杆两侧的托盘给锚固试样提供一定的侧向约束,从而维持结构的整体承载性能。DIC方法形象直观地再现了锚固节理岩体加载全过程中裂隙发展和剪切滑移的全过程,当节理角度为15°时,Exx和Eyy应变场呈现与试样表面裂隙高度吻合的应变集中区域,节理面两侧的应变集中则不显著;而当节理角度增大至60°后,Exx和Eyy应变场在节理面两侧区域高度集中,呈现出3色剪切带,验证了节理面角度对试样发生剪切行为起着重要的控制作用,角度越大试块剪切运动越明显,研究结果可为节理岩体锚杆加固机理的相关研究提供参考。

摘要： 本文将非接触式的光学测量技术数字散斑相关方法引入到相似模拟实验中来,对该方法应用于相似材料模型实验的精度进行了分析,通过计算得到了不同推进度下的上覆岩层体积应变及其趋势,分析了上覆岩层的移动规律和移动变形特征.结果表明,数字散斑相关方法不仅克服了传统机械点测量方法的缺点,同时具有较高的精度,可用于相似材料的模型实验并进行相关计算;通过对比发现采场覆岩的体积应变变化趋势与采煤工作面推进度具有极大的一致性.

摘要： 膜结构自诞生至今只有50年左右的时间,但以其丰富多变的建筑造型、轻盈通透的结构特性迅速发展成为大跨度空间结构领域重要的组成部分.与传统光学测量技术相比，数字散斑相关方法具有光路简单、要求测量环境简单、可以在野外应用等优点。所使用的光源可以是激光也可以是白光，散斑可以是激光形成的，也可以是人工散斑或者某些自然纹理，在测量范围上可自由变化，仅与照相机像素及视场大小有关，对大变形的测量尤为有利。数字散斑相关方法的测量灵敏度一般可达0.01-0.05像素所代表的大小。由于相关方法是对两幅记录的图像进行直接的相关处理，借助高速视频记录或高速摄影系统可以实现动态测量。针对膜结构的检测内容可以分为两大类。首先是建筑膜材的材料性能检测，其次是膜结构施工过程中及正常使用极限状态下的预张力检测。

摘要： 利用相似材料模拟方法,借助数字散斑观测技术,对深埋隧道围岩岩爆倾向进行试验研究.分析考虑材料强度、开挖速度和支护作用影响下的岩爆发生和破坏规律,寻求岩爆发生与深埋隧道变形破坏之间内在的联系.试验结果与现场实际发生岩爆强度较高的岩石类型花岗岩、闪长岩等相比,破坏特征相似,且围岩强度越高,岩爆发生可能性越大;在高地应力状态和完整岩体中开挖速度对岩爆的发生影响较大;锚网支护对隧道围岩变形有一定的控制作用,也可一定程度上避免岩爆发生.支护试验结果与现场实际支护效果一致,随支护强度提高,隧道抵抗力增加,整体变形减小、稳定性提高.所得试验结论为深埋隧道的合理设计和安全开挖提供技术指导和理论依据,对革新深埋隧道开挖技术和支护技术具有重要的意义.

摘要： 本文介绍了数字散斑相关方法的基本原理,采用该方法对整体化碳纤维复合材料T型结构单元进行了破坏实验研究,得到了结构单元的位移场及沿厚度方向的应变场,通过与传统电测法所得的结果进行对比分析,表明采用数字散斑相关方法所得结果较为可靠,可广泛应用于复合材料结构的全场变形测量。

摘要： 介绍了数字散斑相关,数字散斑干涉技术用于测量的基本原理及其发展,对几种主要的数字散斑干涉技术的滤波方法进行了分类与对比,分析了各种方法的特点。

摘要： 本文探索了一种新型竹质构件——瓦楞型竹束单板复合材(LVBC)的制备工艺并研究了不同铺装类型对其拉伸、双向弯曲,三维压缩性能的影响,同时利用数字散斑相关方法对弯曲应变场信息进行了表征.结果表明:铺装类型对拉伸、弯曲和压缩性能有显著影响,拉伸、纵向弯曲性能有:Ⅰ型＞Ⅱ型＞Ⅲ型,横向弯曲有:Ⅱ型＞Ⅲ型＞Ⅰ型.不同铺装类型下的拉伸断裂机制各不相同,Ⅰ型为延性断裂,Ⅱ型为逐渐分层断裂,Ⅲ型为脆性断裂.X/Y方向应变场集中分布在试样底端最外层瓦楞波形连接处,且Exx＜Eyy.三维抗压缩性能存在显著性能差异,在X,Z方向上瓦楞板的刚度小易失稳,铺装类型对抗压载荷、抗压强度有显著性影响.

摘要： 数字散斑测量是一种非接触、全场测量的高精度光测方法。该系统由散斑生成装置、数据采集装置和数据处理装置三部分组成.散斑生成装置将扩散的激光束投射到待测物体上,用接收屏接收物体散射生成的散斑图像.数据采集装置主要由CCD和数字采集卡组成,CCD拍摄散斑图像,并将其传输给数字采集卡,经采集卡转换成数字图像,以矩阵形式输入到数据处理装置.数据处理装置根据光学相关识别技术设计的检测程序对采集到的数字图像进行相关运算,通过对相关峰的准确定位来获取物体的形变信息.

摘要： 开发新的基于数字散斑相关方法(DSCM)的摄像机控制拉伸实验方法,在温度25～150 °C和应变率10-5～10-3 s-1范围内进行一系列的恒应变率拉伸实验,得到真应力-真应变关系和空洞演化规律.以此研究95.5Sn4.0Ag0.5Cu无铅焊料在不同加载条件下的粘塑性-损伤行为,揭示空洞成核和生长变形机理的存在和影响,为材料参数的获得和粘塑性-损伤本构模型的建立奠定实验基础.

摘要： 本文对有限宽中心带孔拉伸试样进行了疲劳试验.在疲劳加载过程中,按一定的疲劳周次、在零载荷状态下停机,并采集试件表面上的白光散斑图.应用数字散斑相关技术测量出孔周的残余变形挝场,并给出了孔边最大残余应变与疲劳循环次数的关系曲线。

摘要： 本文采用自构建的显微数字相关分析系统,并结合原子力显微镜、扫描电镜及材料力学性能测试设备,研究了晶态高聚物聚羟基丁酸酯(PHB)的细观结构与力学性能.提出PHB球晶在正交偏振光场下形成的同心圆环,不是源于球晶径向晶片周期性扭曲所产生的消光现象,而是由于PHB球晶台阶式生长或螺旋式生长的新观点;用光弹性原理与试验技术对黑十字现象及球晶台阶式的生成进行了阐述;通过试验,发现了球晶结晶度、球晶尺寸对材料冲击强度、拉伸强度、硬度等力学性能影响的规律.

摘要： 本发明提出了在线制作增材制造构件表面散斑的方法、散斑制作装置。该方法包括：(1)在基板上增材制造出特定高度δh的构件部分；(2)在构件部分的冷却时间内，通过散斑制作装置在构件部分的一个表面上原位制作出散斑图案；(3)重复步骤(1)和(2)，直至增材制造的过程结束。本发明所提出的散斑制作方法，利用增材制造过程中分层制造的层间冷却时间，在新增材制造出的构件部分表面上原位制作散斑图案，如此，无需移动构件即可制作出符合DIC计算要求的散斑图案，对增材制造构件全场、全过程的变形进行实时测量，从而为增材制造变形的研究提供更完整的三维数据，并为增材制造的变形监测提供更多的基础。

摘要： 本文中描述的是一种用于减轻激光多普勒系统中，并且尤其是在激光多普勒振动测量/测速系统中的散斑的影响的方法和系统。扫描单元(225、230)被提供在以下中的至少一者中：用于在移动目标表面(190)上扫描来自发射天线(125)的至少一个波束的发射路径和用于将被接收自移动目标表面的至少一个经反射的波束(230a)扫描到接收天线(230)上的接收路径。求平均单元(265)被提供在后处理或解调之前，以对与经反射的波束相对应的电信号求平均。通过在解调之前求平均，输出信号中的散斑被减轻。

摘要： 本发明公开了一种基于多环芯光纤的散斑传感系统以散斑识别方法，其中散斑传感系统包括激光器、光场激发模组和多环芯光纤；激光器连接光场激发模组的输入端，光场激发模组的输出端连接多环芯光纤的首端，多环芯光纤的末端用于连接CCD相机，通过CCD相机采集多环芯光纤受扰动时散斑变换的散斑视频。本发明通过利用多环芯光纤散斑稳定、形态结构明显的特性以及对不同方位的扰动产生不同形变使得接收到的散斑变化有所不同的特点，实现了对扰动位置以及扰动方向多维度识别检测。同时，本发明只需对少量输出的散斑图像样本进行卷积神经网络的训练，且能够实现扰动位置和扰动方向的多维度检测。

摘要： 本发明涉及DIC测量变形和应变的过程中测量结果标准化技术领域，具体涉及一种标准散斑喷涂装置及标准散斑喷涂方法，用于被测试样应变过程的单目三维视觉识别标定，标准散斑喷涂装置包括：散斑生成系统、散斑存储系统以及喷墨系统，在喷墨系统与被测试样处于至少一个相对位置时，喷墨系统实现自动向测试试样喷涂标准散斑。本发明采用数字化选择标准散斑，将标准散斑进行存储，之后基于标准散斑直接自动喷涂至被测试样的表面；一套系统便能够匹配多种规格的被测试样、操作难度小要求低、喷涂效率高且喷涂的统一性强。

摘要： 本发明公开了一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，本发明通过改变制作散斑场的时间顺序，在岩石试件初步饱水时，用保鲜膜或橡胶模严实包裹除制作人工散斑面的其余面，再喷漆制作人工散斑，防止水分在散斑面风干期间大量蒸发。散斑完成后拆除保鲜膜或橡胶模再次将岩石试件浸水至自然饱和状态。基于初步饱水后岩体内只有非常少量的气体排出，故散斑面在第二次饱水过程中不会因气体的逸出而顶起表面出现气泡，进而保证得到饱水岩石完整的散斑面，解决了饱水岩石利用数字散斑相关方法测量应变场制作完整散斑场的问题。

摘要： 本发明涉及一种数字散斑投影和相位测量轮廓术相结合的三维数字成像方法，步骤为：(1)向物体投射一幅随机数字散斑图，经左右两个摄像机采集；(2)向物体投射正弦条纹图，并采集相应的编码条纹图；(3)计算编码条纹图的折叠相位值；(4)根据折叠相位值，对左摄像机上的一点Pl查找右摄像机上的一系列对应点(Pr1～Prn)；(5)根据采集到的数字散斑图，在点Pl位置处，确定点Pl在右摄像机上的对应点Pr；(6)对左右摄像机的所有点都进行(4)、(5)的处理，求取所有的对应点对；(7)将对应点对重建成三维点云数据。本发明优点是：该方法成像快速、计算量较小、结果准确，适合于对精度和速度要求都较高的在线三维检测、动态三维数据采集领域。

摘要： 本发明涉及一种以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置，包括红外靶标装置、用于采集待测试件变形前后图像的图像采集单元和数据处理单元，所述红外靶标装置为安装在待测试件靶标点上的多个红外光源，红外靶标装置位于图像采集单元的视场中，所述图像采集单元的信号输出端与数据处理单元的信号输入端相连。本发明还公开了以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置的散斑靶标的测量方法。本发明提供的以红外光源作为散斑靶标的测量装置，将数字散斑测量方法的使用扩展到雾霾、烟尘、水汽、暗场等可见光线透过性较弱的环境，具有无损检测、全场检测、精度高、抗干扰能力强的特点，为数字散斑测量技术提供了一套全新的解决方案，应用范围更广。

摘要： 本发明公开了一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，本发明通过改变制作散斑场的时间顺序，在岩石试件初步饱水时，用保鲜膜或橡胶模严实包裹除制作人工散斑面的其余面，再喷漆制作人工散斑，防止水分在散斑面风干期间大量蒸发。散斑完成后拆除保鲜膜或橡胶模再次将岩石试件浸水至自然饱和状态。基于初步饱水后岩体内只有非常少量的气体排出，故散斑面在第二次饱水过程中不会因气体的逸出而顶起表面出现气泡，进而保证得到饱水岩石完整的散斑面，解决了饱水岩石利用数字散斑相关方法测量应变场制作完整散斑场的问题。

摘要： 本发明涉及一种数字散斑投影和相位测量轮廓术相结合的三维数字成像方法，步骤为：(1)向物体投射一幅随机数字散斑图，经左右两个摄像机采集；(2)向物体投射正弦条纹图，并采集相应的编码条纹图；(3)计算编码条纹图的折叠相位值；(4)根据折叠相位值，对左摄像机上的一点Pl查找右摄像机上的一系列对应点(Pr1～Prn)；(5)根据采集到的数字散斑图，在点Pl位置处，确定点Pl在右摄像机上的对应点Pr；(6)对左右摄像机的所有点都进行(4)、(5)的处理，求取所有的对应点对；(7)将对应点对重建成三维点云数据。本发明优点是：该方法成像快速、计算量较小、结果准确，适合于对精度和速度要求都较高的在线三维检测、动态三维数据采集领域。

摘要： 本实用新型提供了一种应用于数字散斑相关法的喷斑装置，涉及结构试验测量装置设计技术领域，用于测量应变前对试件进行精确处理。包括：雾化喷头、微型内回流隔膜泵、电子流量计、油漆槽、钢构支架，所述油漆槽和微型内回流隔膜泵通过橡胶管相连，所述微型内回流隔膜泵密封固定在壳体内部，所述雾化喷头与微型内回流隔膜泵之间设置有电子流量计，所述壳体上部设置调回流压力螺丝，所述钢构支架通过紧固螺栓来固定试件。本实用新型结构简单，使用方便，喷斑效果好，效率高，设计紧凑合理。