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数字散斑相关方法测定岩石Ⅰ型应力强度因子

岩石力学与工程学报 2012年第12期31卷 2501-2507页

作者：代树红马胜利潘一山董子贤中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

提出一种通过数字散斑相关方法测定岩石I型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。采用数字散斑相关方法观测三点弯曲加载条件下,含Ⅰ型预制裂纹的花岗岩半圆盘试件裂尖区域的位移场,采用牛顿-辛普森方法求解含未知参量的非线性位移场... 详细信息

提出一种通过数字散斑相关方法测定岩石I型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。采用数字散斑相关方法观测三点弯曲加载条件下,含Ⅰ型预制裂纹的花岗岩半圆盘试件裂尖区域的位移场,采用牛顿-辛普森方法求解含未知参量的非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子。研究结果表明,采用该方法可以准确测定岩石I型应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,揭示岩石断裂及裂纹扩展的演化特征。该方法解决以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法计算岩石断裂参数的难题。

关键词：岩石力学数字散斑相关方法岩石断裂 Ⅰ型应力强度因子K 裂纹扩展长度

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数字散斑相关方法的全场优化表述

北京理工大学学报 2011年第5期31卷 505-508,566页

作者：王显马少鹏陈俊达宋义敏北京理工大学宇航学院北京100081 北京工程装备系统工程研究所北京100101 中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083

从图像运动估计中的基本假设——灰度不变假设出发,用优化方法建立了基于整幅图像匹配的数字散斑相关方法(也称为数字图像相关方法)求解模型,即全场优化求解模型.从建立的全场求解模型出发可引申出常用的两类数字散斑相关方法的求解思路... 详细信息

从图像运动估计中的基本假设——灰度不变假设出发,用优化方法建立了基于整幅图像匹配的数字散斑相关方法(也称为数字图像相关方法)求解模型,即全场优化求解模型.从建立的全场求解模型出发可引申出常用的两类数字散斑相关方法的求解思路,即基于离散的子区匹配的数字散斑相关方法求解模型和基于有限元的数字散斑相关方法求解模型.从模型建立及求解分析中可知,位移表征模式是数字散斑相关方法求解模型的关键,不同的位移表征模式可构成不同的数字散斑相关方法求解方法.

关键词：数字散斑相关方法灰度不变假设优化位移表征

基于数字散斑相关方法的矿山相似模拟位移监测

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中国测试 2022年第9期48卷 89-96页

作者：薛喜成杨艳平李识博杨康西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

为解决传统采矿相似模拟观测方法存在的自动化程度低、试验前安装过程麻烦、工作量大、精度低等缺点,提出一种适用于采矿相似模拟模型的数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,DSCM),实现对相似模拟模型位移场的自动监... 详细信息

为解决传统采矿相似模拟观测方法存在的自动化程度低、试验前安装过程麻烦、工作量大、精度低等缺点,提出一种适用于采矿相似模拟模型的数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,DSCM),实现对相似模拟模型位移场的自动监测。该方法考虑模型沉陷位移规律,将有限元思想应用于模型位移监测,并根据位移特点将模型表面进行分区处理,设计搜索区域以及改进有限元方法以求取位移初值。在此基础上,根据位移矢量大小选用不同的搜索方法,得到整像素级位移精确值,接着使用灰度插值法求取亚像素级位移精确值。最后通过单应变换将不同时期的监测点像素坐标映射到物方平面得到监测点物方位移。试验结果表明:利用该方法所测监测点的像方分辨率为0.01像素,物方分辨率高于0.001 m,所得位移场的竖直与水平位移与实际情况一致,可以满足矿山岩层相似模拟试验的要求。

关键词：数字散斑相关方法矿山相似模拟有限元插值单应变换

基于数字散斑相关方法的人体脉搏信号提取方法研究

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基于数字散斑相关方法的人体脉搏信号提取方法研究

作者：胡逸君杭州电子科技大学

学位级别：硕士

脉搏作为人体重要的生理健康指标,在心血管疾病诊断以及其他的医疗过程中发挥着重要的作用,现阶段通常使用接触式的设备对脉搏波进行精确测量。数字散斑相关方法作为一种新型的非接触式光学检测手段,因其操作简单、测量精准的特点已被... 详细信息

脉搏作为人体重要的生理健康指标,在心血管疾病诊断以及其他的医疗过程中发挥着重要的作用,现阶段通常使用接触式的设备对脉搏波进行精确测量。数字散斑相关方法作为一种新型的非接触式光学检测手段,因其操作简单、测量精准的特点已被广泛应用于工业测量、生物医学等领域。其通过记录运动物体变形前后的数字散斑图像,根据散斑图像灰度特征的相关性,计算物体表面位移和估计全场应变。本文将数字散斑相关方法应用于人体脉搏检测领域,实现了对人体脉搏的无接触、无侵害式检测,特别适用于大面积皮肤烧伤或因其他疾病不能进行直接接触测量的患者,将极大地增加医院的诊疗手段并提升患者的就医体验。本文的主要研究内容围绕基于数字散斑相关方法的人体脉搏检测实现和数字散斑相关方法的性能提升两方面问题展开,具体内容如下:首先,本文阐述了数字散斑相关方法的研究意义、理论与应用研究现状、脉搏波的特点与噪声来源。关于数字散斑相关方法,对其基本原理及相关理论进行了广泛研究,包括用于实验分析的散斑图像制备、图像采集系统组成、形函数与相关函数的选取和位移搜索算法等。针对整像素位移搜索算法中常见的局部极值问题,提出了一种基于相关函数阈值的改进粗细搜索算法以保证位移搜索的准确度为100%,且仍然保持较高的搜索速度。然后,为了提升数字散斑相关方法测量过程中子集相关匹配的可靠性、亚像素位移搜索算法的精度和位移搜索的效率,本文基于子集强度梯度平方和(SSSIG)和相关搜索的时间限制给出了子集尺寸设定规则。另外对最优散斑半径进行研究,实验结果表明对于不同的子集尺寸,存在一个最优散斑半径使得总测量误差最小。当散斑尺寸不是最优散斑半径时,可以调整子集尺寸使当前图像的散斑尺寸符合最佳散斑半径,从而使测量误差达到最优水平,这也为子集尺寸的设定提供了思路。最后,通过扬声器振动检测和电机振动检测实验验证了本文所改进数字散斑相关方法的稳定性以及所搭建实验装置的可行性,并实现了对人体脉搏信号的测量。针对散斑图像采集过程中成像系统受到多种噪声干扰的问题,为了更好地识别脉搏波,提出了一种集合经验模态分解(EEMD)-小波重构融合滤波算法来综合滤除脉搏信号中的工频干扰、基线漂移和运动伪影,还编写了一款关于数字散斑相关方法的用户界面程序,集成众多功能方便使用。

关键词：人体脉搏波数字散斑相关方法位移搜索算法子集尺寸选择融合滤波算法

数字散斑相关方法的建筑力学分析应用研究进展

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科技导报 2017年第13期35卷 77-83页

作者：马衍轩张颖锐雷欣王金华孙启轩周桓竹青岛理工大学土木工程学院青岛266033

数字散斑相关方法,作为固体材料表面变形测量方法,是一种全场、无接触、高自动化和高精度的光学变形测量方法,与其他变形测量方法相比,具有灵敏度高,测量准确等一系列独特的优越性,在建筑工程变形测量及力学分析中得到较快的发展。本文... 详细信息

数字散斑相关方法,作为固体材料表面变形测量方法,是一种全场、无接触、高自动化和高精度的光学变形测量方法,与其他变形测量方法相比,具有灵敏度高,测量准确等一系列独特的优越性,在建筑工程变形测量及力学分析中得到较快的发展。本文阐述了数字散斑方法的基本原理,重点综述了数字散斑方法在混凝土、沥青材料、硅酸盐水泥、复合材料、负泊松比防爆材料等建筑材料以及混凝土结构、桥梁结构、岩土结构、木质结构等建筑结构力学行为测量与分析中的应用进展,总结并展望了数字散斑方法在未来建筑材料与结构在服役过程中有效监测的应用前景与发展趋势。随着数字散斑相关方法的测量精度与速度大幅提升,结合光纤技术与计算机模拟等方法,建筑材料与结构三维实体的微观力学行为有望实现全方位实时监测。

关键词：数字散斑相关方法建筑材料建筑结构力学分析

基于数字散斑相关方法和有限元法的岩土材料力学参数反演

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岩土力学 2021年第10期42卷 2855-2864页

作者：宋义敏凌小康张敬宗朱晨利任何苑德顺北方工业大学土木工程学院北京100144

基于Mohr-Coulomb和修正Drucker-Prager本构模型,开展基于数字散斑相关方法和有限元法(DSCM-FEM)的相似模型力学参数反演方法研究。进行相似模型试验,以数字散斑相关方法作为试验观测手段,分析得到的模型加载过程中表面位移场作为测量值... 详细信息

基于Mohr-Coulomb和修正Drucker-Prager本构模型,开展基于数字散斑相关方法和有限元法(DSCM-FEM)的相似模型力学参数反演方法研究。进行相似模型试验,以数字散斑相关方法作为试验观测手段,分析得到的模型加载过程中表面位移场作为测量值,通过有限元法得到的位移场作为仿真值,构建反问题模型,分别基于Mohr-Coulomb本构模型和修正Drucker-Prager本构模型,利用优化算法对相似模型的力学参数进行反演。研究结果表明:所提出的DSCM-FEM力学参数反演方法使得散斑区域内位移测量值和位移仿真值在数值上和规律上都吻合,基于修正Drucker-Prager本构模型的反演精度更高。

关键词：模型试验本构模型数字散斑相关方法有限单元法力学参数鱼群算法

数字散斑相关方法用于PMMA弹性模量的测量

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力学与实践 2007年第5期29卷 35-37页

作者：吴加权马琨李燕昆明理工大学理学院昆明650093

通过三点弯载荷实验,利用数字散斑相关方法得到了试件载荷过程中对应的载荷一位移曲线.依据实验中试件载荷前后位移的变化量,对常用工程材料PMMA的弹性模量进行了测定.实验数据表明所测弹性模量较为真实、客观,相对误差较小.该研究方法... 详细信息

通过三点弯载荷实验,利用数字散斑相关方法得到了试件载荷过程中对应的载荷一位移曲线.依据实验中试件载荷前后位移的变化量,对常用工程材料PMMA的弹性模量进行了测定.实验数据表明所测弹性模量较为真实、客观,相对误差较小.该研究方法为同类材料未知弹性模量的测定提供了一种行之有效的测量途径.

关键词：数字散斑相关方法 PMMA 三点弯弹性模量

黏接界面试件拉伸变形破坏过程的数字散斑相关方法分析

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航空动力学报 2014年第5期29卷 1242-1248页

作者：姜爱民李高春郭宇邱欣王玉峰海军航空工程学院飞行器工程系山东烟台264001 中国航天科工集团公司六院四十一所呼和浩特010010

对黏接界面试件拉伸变形破坏过程进行了观察,通过编制数字散斑相关方法(DSCM)处理图像,提取得到试件表面随着载荷变化而变化的位移场和应变场及其演化过程.结果表明:带预制脱黏黏接界面试件在拉伸过程中,由于预制脱黏尖端附近产生应变... 详细信息

对黏接界面试件拉伸变形破坏过程进行了观察,通过编制数字散斑相关方法(DSCM)处理图像,提取得到试件表面随着载荷变化而变化的位移场和应变场及其演化过程.结果表明:带预制脱黏黏接界面试件在拉伸过程中,由于预制脱黏尖端附近产生应变集中将产生起裂.DSCM能较好地应用于黏接界面试件表面的变形和破坏分析中,定量测量了界面变形场,并与试验结果相吻合.

关键词：黏接界面数字散斑相关方法变形破坏变形场固体火箭发动机

用数字散斑相关方法研究竹材在拉伸载荷下的断裂行为

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北京理工大学学报 2011年第3期31卷 258-261页

作者：云礼宁马少鹏李霞镇任海青北京理工大学宇航学院北京100081 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

用数字散斑相关方法(DSCM)实验研究了无预制裂纹的毛竹试件在拉伸载荷下的断裂行为.基于试件表面的图像以及DSCM测量的位移场和应变场,分析和总结了竹材的断裂失效模式和破坏机理,定量测量了竹材的断裂韧性.研究发现竹材试件在拉伸时先... 详细信息

用数字散斑相关方法(DSCM)实验研究了无预制裂纹的毛竹试件在拉伸载荷下的断裂行为.基于试件表面的图像以及DSCM测量的位移场和应变场,分析和总结了竹材的断裂失效模式和破坏机理,定量测量了竹材的断裂韧性.研究发现竹材试件在拉伸时先在竹黄部分出现横向裂纹,此裂纹进而向竹肉横向稳定扩展,加载继续进行时裂纹会突然转为纵向并发生失稳扩展,使试件沿纤维方向破坏.通过DSCM测量得到的位移场获得了裂纹的临界张开位移,计算得到实验用竹材的断裂韧性KⅠc=4.2MPa.m0.5.

关键词：竹材断裂韧性数字散斑相关方法裂纹张开位移