光力學(xué)測試技術(shù)在土木工程實驗中的應(yīng)用研究.pdf

1、人們對建筑等工程結(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、百分表和應(yīng)變片等，常受測點數(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，測量結(jié)果多為單點、單方向的近似相對變形量，在反映試樣變形方面存在先天不足。現(xiàn)代光學(xué)測試技術(shù)非常有利于全場位移測試，但工程實驗測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，在實際測量中尚需要根據(jù)這些特點有針對性地進行研究，以充分發(fā)揮光

2、學(xué)測試技術(shù)的優(yōu)點和促進工程實驗研究。本文針對以上若干關(guān)鍵問題展開了研究，并提出了相應(yīng)的解決方法。全文的主要創(chuàng)新和研究工作如下：
　　(1)針對測量噪聲導(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)動與變形在S-R分解定理中的對應(yīng)關(guān)系，提出了滿足應(yīng)變協(xié)調(diào)的待擬合項設(shè)置方法；通過實驗對擬合多項式中的一次項、理論解項和其他項對求解結(jié)果的影響進行了研究，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、項式設(shè)置是否合理。研究發(fā)現(xiàn)，理論解并不是對位移場的最佳逼近，而且當真實應(yīng)變較小時高階非理論解擬合項可能導(dǎo)致嚴重的錯誤。
　　(2)針對剛體旋轉(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。通過分析測量坐標系與試件位移坐標系的關(guān)系，建立了剛體運動與應(yīng)變的關(guān)系，并對剛體位移的識別、應(yīng)變數(shù)值和應(yīng)變標距的關(guān)系進行了深入研究。
　　(3)針對數(shù)字圖像相關(guān)法中NR迭代算法的不足，對該搜索算法進行了改進。提出了采用高

4、階位移模式的圖像配準法提取NR算法的亞像素初值，可以避免迭代過程的不收斂情況；研究了基于平方標準化協(xié)方差相關(guān)函數(shù)的NR迭代運算公式，并就程序?qū)崿F(xiàn)進行了改進，可以進一步提高相關(guān)收斂速度和測量精度。
　　(4)針對成像畸變，提出了基于共線點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，采用基于共線點的圖像畸變校正方法可以利用測量對象自身的特征點，能更好地適應(yīng)工程現(xiàn)場調(diào)試，文中著重對畸變參數(shù)識別和校正實現(xiàn)展開了研究。