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陶瓷材料表面三维离面位移场测量研究

陶瓷材料表面三维离面位移场测量研究

作者：冯家辉广东工业大学

学位级别：硕士

陶瓷材料一般具有硬度高、耐高温、耐磨性能极好、重量轻的优良特点,在航空航天、医疗、手机、汽车等多个领域中有着广阔的应用前景。但是因为陶瓷材料是脆性材料,其力学特性为确保使用安全发挥关键作用,为此需要在生产过程中重点关注... 详细信息

陶瓷材料一般具有硬度高、耐高温、耐磨性能极好、重量轻的优良特点,在航空航天、医疗、手机、汽车等多个领域中有着广阔的应用前景。但是因为陶瓷材料是脆性材料,其力学特性为确保使用安全发挥关键作用,为此需要在生产过程中重点关注。非接触式检测技术作为目前检测领域中主要的检测手段,保证生产过程对产品的非接触,准确检测生产产品的质量,关于对陶瓷材料进行相关的品质检测,提高产品应用过程中的可靠性,具有重要地位。作为非接触测量的一种,激光波数扫描干涉测量方法拥有高稳定性、抗干扰能力强、高信噪比的优良特点。本课题研究的主要工作是:(1)搭建一套以激光波数扫描干涉测量技术为理论基础的测量系统,(2)并且验证该系统能够应用于具有弱反射特性的陶瓷材料检测领域,为陶瓷材料力学特性测量提供新方法。本文首先介绍关于陶瓷材料在无损检测领域中的方法,重点描述了激光波数扫描干涉测量方法在国内外的研究现状以及目前所得到的研究成果。从理论基础和光路系统设计两方面重点对激光波数扫描干涉测量方法进行了详细的描述,包括波数扫描方法、波数监测方法、随机傅里叶变换理论和光路系统的整体结构及其各硬件设备选择指标。然后对离面位移场的测量原理从公式推导上进行详细描述,并且在前文的对波数扫描干涉测量的基础理论说明下,进一步阐明了能有效提高抗噪能力、减少噪声点的傅里叶变换-干涉频谱非线性最小二乘算法的基本原理。接下来在完整理论和硬件系统支持的情况下,通过测量系统测量了氧化铝陶瓷片的离面位移场,并且对测量系统的实验操作过程、对样件实验方法、数据的获取及其后续的数据处理步骤进行了详细的说明。论文的最后给出了实验过程所获得的氧化铝陶瓷材料测量数据,即在不同受力情况下陶瓷材料的离面位移场分布图,对数据结果在不同角度下进行力学分析,并对比无缺陷和含缺陷的氧化铝陶瓷片的实验数据,进行详细的结果分析说明。从实验结果可以看出,氧化铝陶瓷片的离面位移场位移量在不同受力下,变形量随受力增大而增大,总体呈线性变化。通过实验数据的分析结果,一方面从理论上验证了波数扫描干涉测量技术的正确性,另一方面表明了该测量系统的可行性,具有全视场非接触测量特点。并证实了激光波数扫描干涉测量方法在陶瓷材料力学特性检测领域的可用性,在该领域提供一种新方法。

关键词：陶瓷材料变形场傅里叶变换离面位移场激光波数扫描干涉

光学测量玻璃纤维增强复合材料表面离面位移场分布

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广东工业大学学报 2015年第2期32卷 109-113页

作者：刘羽飞刘运红周延周广东工业大学自动化学院广东广州510006

利用一种测量玻璃纤维增强复合材料表面力学特性的装置,通过激光波数扫描干涉的方法,高精度测量不同结构下加载前后玻璃纤维增强复合材料测试样件表面离面位移场分布.测量结果表明玻璃纤维增强复合材料样件在不同结构下,离面位移场整体... 详细信息

利用一种测量玻璃纤维增强复合材料表面力学特性的装置,通过激光波数扫描干涉的方法,高精度测量不同结构下加载前后玻璃纤维增强复合材料测试样件表面离面位移场分布.测量结果表明玻璃纤维增强复合材料样件在不同结构下,离面位移场整体分布都以加载点为中心向四周递减,其最大离面位移量与加载量基本成线性正比关系.该测量方法具有较高的稳定性及信噪比,测量精度高.该测量方法为玻璃纤维增强复合材料力学性能表征及无损检测提供了一种新型的技术平台.

关键词：玻璃纤维增强复合材料光学测量离面位移场

光学透视测量玻璃纤维增强复合材料板离面应变场分布

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实验力学 2015年第1期30卷 73-81页

作者：周延周贾全杰刘羽飞刘运红吴智新白玉磊章云广东工业大学自动化学院广东广州510006

本文通过激光波数扫描干涉测量系统和方法,透视测量商用玻璃纤维增强复合材料板前、后表面的离面应变场分布。实验中分别对有缺陷和无缺陷的商用玻璃纤维增强复合材料样品进行了离面位移场测量和平均轴向正应变场分布计算。无缺陷样品... 详细信息

本文通过激光波数扫描干涉测量系统和方法,透视测量商用玻璃纤维增强复合材料板前、后表面的离面应变场分布。实验中分别对有缺陷和无缺陷的商用玻璃纤维增强复合材料样品进行了离面位移场测量和平均轴向正应变场分布计算。无缺陷样品的离面位移场及压缩应变场分布均匀连续,随加载呈现递增压缩变化;有缺陷样品的缺陷周围的离面位移场分布变化无规则,其压缩正应变分布以缺陷孔洞为中心,加载量越大,孔洞周围其压缩正应变值较小的区域越大,压缩正应变集中在远离孔洞的边缘区域,随加载量变化压缩应变场分布无线性规律。实验结果证明,激光波数扫描干涉测量系统和方法准确可靠,它为玻璃纤维增强复合材料板的力学性能测量提供了一个新技术平台。

关键词：玻璃纤维增强复合材料透视测量离面位移场应变场缺陷检测

撞击载荷下数字电子散斑离面位移的测试研究1）

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力学学报 1996年第4期28卷 493-497页

作者：佟景伟张东升李鸿琦天津大学力学系

采用瞬态光学图像采集技术，实现了动态数字散斑干涉（ＤＳＰＩ）．以周边固支圆板受法向撞击集中载荷为例，对其离面位移场进行了测试．实验值与动有限元计算结果比较。

关键词：图像采集技术动态数字散斑干涉离面位移场

玻璃纤维增强复合板在水中冲击载荷下的响应与破坏研究

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兵器装备工程学报 2019年第6期40卷 177-180页

作者：项大林谢志丰郭振肖士利荣吉利北京宇航系统工程研究所北京100076 北京理工大学宇航学院北京100081

采用水中冲击加载装置,结合数字图像相关方法,对玻璃纤维板进行了冲击加载实验研究,获得了靶板的实时离面位移场,分析了靶板的动态响应特点与永久破坏模式。结果表明,玻璃纤维增强复合材料板受载后,变形由约束边界向中心呈环形扩展,由... 详细信息

采用水中冲击加载装置,结合数字图像相关方法,对玻璃纤维板进行了冲击加载实验研究,获得了靶板的实时离面位移场,分析了靶板的动态响应特点与永久破坏模式。结果表明,玻璃纤维增强复合材料板受载后,变形由约束边界向中心呈环形扩展,由于纤维板的内部层裂损伤,纤维板中心部位出现显著的变形震荡现象;在3种冲击强度下,纤维板呈现出两种典型的毁伤模式,即约束边界基体层裂与边界剪切撕裂。

关键词：冲击载荷玻璃纤维板离面位移场层裂撕裂