數(shù)字散斑相關(guān)方法及其在混凝土損傷斷裂方面的應(yīng)用研究.pdf

1、數(shù)字散斑相關(guān)方法(digital speckle correlation method，DSCM)是20世紀(jì)80年代以來(lái)隨著光電子技術(shù)、數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)等新技術(shù)的發(fā)展，形成發(fā)展起來(lái)的光測(cè)力學(xué)新方法。由于其不需要光學(xué)干涉條紋處理、光路相對(duì)簡(jiǎn)單、精度高、適用測(cè)試的對(duì)象范圍廣、測(cè)量環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，DSCM在機(jī)械、土木、材料、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛地應(yīng)用，并有效地推動(dòng)了其科學(xué)發(fā)展。本文主要圍繞DSCM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用進(jìn)行了研究。

2、 對(duì)實(shí)現(xiàn)DSCM和提高精度的亞像素位移搜索的相關(guān)系數(shù)擬合插值法、基于微區(qū)統(tǒng)計(jì)特性的梯度算法(簡(jiǎn)稱梯度算法)、牛頓-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了論述分析，深入研究了牛頓-拉普森迭代算法并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。利用數(shù)值模擬的散斑圖像對(duì)四種亞像素算法的計(jì)算速度和精度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明本文所改進(jìn)的牛頓-拉普森迭代方法計(jì)算精度較高，梯度算法計(jì)算速度較快。本文對(duì)牛頓－拉普森法的改進(jìn)包括兩個(gè)方面：一是在相關(guān)系數(shù)求偏導(dǎo)的過(guò)程中

3、提出了行之有效的簡(jiǎn)化方法，保證了精度；二是將亞像素搜索的梯度算法應(yīng)用到牛頓迭代法的迭代初值估計(jì)中，加快了收斂速度。 開(kāi)發(fā)了功能優(yōu)良、界面友好的DSCM計(jì)算軟件，可以進(jìn)行位移場(chǎng)計(jì)算，基于有限元的位移場(chǎng)數(shù)據(jù)平滑，應(yīng)變計(jì)算等功能。測(cè)量了有機(jī)玻璃三點(diǎn)彎曲梁的變形，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了DSCM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的精度和可靠性。實(shí)現(xiàn)了數(shù)字散斑相關(guān)方法的實(shí)際應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)測(cè)量了鑄鐵、混凝土預(yù)制裂紋三點(diǎn)彎曲梁的損傷斷裂過(guò)程，CCD攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集到實(shí)驗(yàn)中從加載