數(shù)字散斑相關方法及其在混凝土損傷斷裂方面的應用研究.pdf

1、數(shù)字散斑相關方法(digital speckle correlation method，DSCM)是20世紀80年代以來隨著光電子技術、數(shù)字圖像處理和計算機等新技術的發(fā)展，形成發(fā)展起來的光測力學新方法。由于其不需要光學干涉條紋處理、光路相對簡單、精度高、適用測試的對象范圍廣、測量環(huán)境要求低等優(yōu)點，DSCM在機械、土木、材料、醫(yī)學等諸多領域獲得了廣泛地應用，并有效地推動了其科學發(fā)展。本文主要圍繞DSCM實驗系統(tǒng)的實現(xiàn)及其應用進行了研究。

2、 對實現(xiàn)DSCM和提高精度的亞像素位移搜索的相關系數(shù)擬合插值法、基于微區(qū)統(tǒng)計特性的梯度算法(簡稱梯度算法)、牛頓-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具體實現(xiàn)過程進行了論述分析，深入研究了牛頓-拉普森迭代算法并對其進行了改進。利用數(shù)值模擬的散斑圖像對四種亞像素算法的計算速度和精度進行了研究。結(jié)果表明本文所改進的牛頓-拉普森迭代方法計算精度較高，梯度算法計算速度較快。本文對牛頓－拉普森法的改進包括兩個方面：一是在相關系數(shù)求偏導的過程中

3、提出了行之有效的簡化方法，保證了精度；二是將亞像素搜索的梯度算法應用到牛頓迭代法的迭代初值估計中，加快了收斂速度。 開發(fā)了功能優(yōu)良、界面友好的DSCM計算軟件，可以進行位移場計算，基于有限元的位移場數(shù)據(jù)平滑，應變計算等功能。測量了有機玻璃三點彎曲梁的變形，實驗驗證了DSCM實驗系統(tǒng)的精度和可靠性。實現(xiàn)了數(shù)字散斑相關方法的實際應用。 實驗測量了鑄鐵、混凝土預制裂紋三點彎曲梁的損傷斷裂過程，CCD攝像機實時采集到實驗中從加載