光力學(xué)測(cè)試技術(shù)在土木工程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究.pdf

1、人們對(duì)建筑等工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用功能提出了越來越多的新要求，與之有關(guān)的研究需求非常迫切。傳統(tǒng)研究手段，如位移計(jì)、百分表和應(yīng)變片等，常受測(cè)點(diǎn)數(shù)、空間、量程與試件表面相互干擾、電磁干擾和安裝條件等制約，測(cè)量結(jié)果多為單點(diǎn)、單方向的近似相對(duì)變形量，在反映試樣變形方面存在先天不足?，F(xiàn)代光學(xué)測(cè)試技術(shù)非常有利于全場(chǎng)位移測(cè)試，但工程實(shí)驗(yàn)測(cè)試具有試件尺度較大、試件定位和施載大小控制困難等特點(diǎn)，在實(shí)際測(cè)量中尚需要根據(jù)這些特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行研究，以充分發(fā)揮光

2、學(xué)測(cè)試技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和促進(jìn)工程實(shí)驗(yàn)研究。本文針對(duì)以上若干關(guān)鍵問題展開了研究，并提出了相應(yīng)的解決方法。全文的主要?jiǎng)?chuàng)新和研究工作如下：
　　(1)針對(duì)測(cè)量噪聲導(dǎo)致的應(yīng)變分析困難，提出了基于S-R分解和最小二乘擬合的應(yīng)變分析方法。根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)與變形在S-R分解定理中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提出了滿足應(yīng)變協(xié)調(diào)的待擬合項(xiàng)設(shè)置方法；通過實(shí)驗(yàn)對(duì)擬合多項(xiàng)式中的一次項(xiàng)、理論解項(xiàng)和其他項(xiàng)對(duì)求解結(jié)果的影響進(jìn)行了研究，再結(jié)合分塊擬合的應(yīng)變梯度方向在交界處的差異可以判斷多

3、項(xiàng)式設(shè)置是否合理。研究發(fā)現(xiàn)，理論解并不是對(duì)位移場(chǎng)的最佳逼近，而且當(dāng)真實(shí)應(yīng)變較小時(shí)高階非理論解擬合項(xiàng)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的錯(cuò)誤。
　　(2)針對(duì)剛體旋轉(zhuǎn)的影響，研究了含剛體位移的應(yīng)變公式，可以消除剛體旋轉(zhuǎn)引起的虛假應(yīng)變。通過分析測(cè)量坐標(biāo)系與試件位移坐標(biāo)系的關(guān)系，建立了剛體運(yùn)動(dòng)與應(yīng)變的關(guān)系，并對(duì)剛體位移的識(shí)別、應(yīng)變數(shù)值和應(yīng)變標(biāo)距的關(guān)系進(jìn)行了深入研究。
　　(3)針對(duì)數(shù)字圖像相關(guān)法中NR迭代算法的不足，對(duì)該搜索算法進(jìn)行了改進(jìn)。提出了采用高

4、階位移模式的圖像配準(zhǔn)法提取NR算法的亞像素初值，可以避免迭代過程的不收斂情況；研究了基于平方標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)方差相關(guān)函數(shù)的NR迭代運(yùn)算公式，并就程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行了改進(jìn)，可以進(jìn)一步提高相關(guān)收斂速度和測(cè)量精度。
　　(4)針對(duì)成像畸變，提出了基于共線點(diǎn)的圖像畸變校正方法。由于畸變參數(shù)隨成像系統(tǒng)參數(shù)的改變而改變，采用基于共線點(diǎn)的圖像畸變校正方法可以利用測(cè)量對(duì)象自身的特征點(diǎn)，能更好地適應(yīng)工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，文中著重對(duì)畸變參數(shù)識(shí)別和校正實(shí)現(xiàn)展開了研究。