固体力学专业毕业论文固体力学专业毕业论文 精品论文精品论文 数字散斑相关方法及其在混数字散斑相关方法及其在混凝土损伤断裂方面的应用研究凝土损伤断裂方面的应用研究关键词：混凝土损伤关键词：混凝土损伤 数字散斑相关方法数字散斑相关方法 牛顿牛顿- -拉普森迭代算法拉普森迭代算法 损伤断裂测试损伤断裂测试摘要：数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)是 20 世纪 80 年代以来随着光电子技术、数字图像处理和计算机等新技术的发展，形 成发展起来的光测力学新方法。由于其不需要光学干涉条纹处理、光路相对简 单、精度高、适用测试的对象范围广、测量环境要求低等优点，DSCM 在机械、 土木、材料、医学等诸多领域获得了广泛地应用，并有效地推动了其科学发展。 本文主要围绕 DSCM 实验系统的实现及其应用进行了研究。 对实现 DSCM 和提 高精度的亚像素位移搜索的相关系数拟合插值法、基于微区统计特性的梯度算 法(简称梯度算法)、牛顿-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具体实现过程 进行了论述分析，深入研究了牛顿-拉普森迭代算法并对其进行了改进。利用数 值模拟的散斑图像对四种亚像素算法的计算速度和精度进行了研究。结果表明 本文所改进的牛顿-拉普森迭代方法计算精度较高，梯度算法计算速度较快。本 文对牛顿拉普森法的改进包括两个方面：一是在相关系数求偏导的过程中提 出了行之有效的简化方法，保证了精度；二是将亚像素搜索的梯度算法应用到 牛顿迭代法的迭代初值估计中，加快了收敛速度。 开发了功能优良、界面友 好的 DSCM 计算软件，可以进行位移场计算，基于有限元的位移场数据平滑，应 变计算等功能。测量了有机玻璃三点弯曲梁的变形，实验验证了 DSCM 实验系统 的精度和可靠性。实现了数字散斑相关方法的实际应用。 实验测量了铸铁、 混凝土预制裂纹三点弯曲梁的损伤断裂过程，CCD 摄像机实时采集到实验中从 加载到裂纹产生及扩展、最后失稳断裂的全过程散斑场。根据 DSCM 分析结果， 给出了铸铁裂纹张开位移及混凝土断裂过程中裂纹尖端局部位移场和应变场演 化过程。为深入研究含裂纹体的准脆性材料、混凝土等结构损伤断裂的破坏过 程以及裂纹传播规律，建立断裂准则，探讨防止准脆性材料结构断裂破坏的措 施，提供了一个有效的实验方法。正文内容正文内容数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)是 20 世 纪 80 年代以来随着光电子技术、数字图像处理和计算机等新技术的发展，形成 发展起来的光测力学新方法。由于其不需要光学干涉条纹处理、光路相对简单、 精度高、适用测试的对象范围广、测量环境要求低等优点，DSCM 在机械、土木、 材料、医学等诸多领域获得了广泛地应用，并有效地推动了其科学发展。本文 主要围绕 DSCM 实验系统的实现及其应用进行了研究。 对实现 DSCM 和提高精 度的亚像素位移搜索的相关系数拟合插值法、基于微区统计特性的梯度算法(简 称梯度算法)、牛顿-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具体实现过程进行 了论述分析，深入研究了牛顿-拉普森迭代算法并对其进行了改进。利用数值模 拟的散斑图像对四种亚像素算法的计算速度和精度进行了研究。结果表明本文 所改进的牛顿-拉普森迭代方法计算精度较高，梯度算法计算速度较快。本文对 牛顿拉普森法的改进包括两个方面：一是在相关系数求偏导的过程中提出了 行之有效的简化方法，保证了精度；二是将亚像素搜索的梯度算法应用到牛顿 迭代法的迭代初值估计中，加快了收敛速度。 开发了功能优良、界面友好的 DSCM 计算软件，可以进行位移场计算，基于有限元的位移场数据平滑，应变计 算等功能。测量了有机玻璃三点弯曲梁的变形，实验验证了 DSCM 实验系统的精 度和可靠性。实现了数字散斑相关方法的实际应用。 实验测量了铸铁、混凝 土预制裂纹三点弯曲梁的损伤断裂过程，CCD 摄像机实时采集到实验中从加载 到裂纹产生及扩展、最后失稳断裂的全过程散斑场。根据 DSCM 分析结果，给出 了铸铁裂纹张开位移及混凝土断裂过程中裂纹尖端局部位移场和应变场演化过 程。为深入研究含裂纹体的准脆性材料、混凝土等结构损伤断裂的破坏过程以 及裂纹传播规律，建立断裂准则，探讨防止准脆性材料结构断裂破坏的措施， 提供了一个有效的实验方法。 数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)是 20 世纪 80 年代以来随着光电子技术、数字图像处理和计算机等新技术的发展，形成发 展起来的光测力学新方法。由于其不需要光学干涉条纹处理、光路相对简单、 精度高、适用测试的对象范围广、测量环境要求低等优点，DSCM 在机械、土木、 材料、医学等诸多领域获得了广泛地应用，并有效地推动了其科学发展。本文 主要围绕 DSCM 实验系统的实现及其应用进行了研究。 对实现 DSCM 和提高精 度的亚像素位移搜索的相关系数拟合插值法、基于微区统计特性的梯度算法(简 称梯度算法)、牛顿-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具体实现过程进行 了论述分析，深入研究了牛顿-拉普森迭代算法并对其进行了改进。利用数值模 拟的散斑图像对四种亚像素算法的计算速度和精度进行了研究。结果表明本文 所改进的牛顿-拉普森迭代方法计算精度较高，梯度算法计算速度较快。本文对 牛顿拉普森法的改进包括两个方面：一是在相关系数求偏导的过程中提出了 行之有效的简化方法，保证了精度；二是将亚像素搜索的梯度算法应用到牛顿 迭代法的迭代初值估计中，加快了收敛速度。 开发了功能优良、界面友好的 DSCM 计算软件，可以进行位移场计算，基于有限元的位移场数据平滑，应变计 算等功能。测量了有机玻璃三点弯曲梁的变形，实验验证了 DSCM 实验系统的精 度和可靠性。实现了数字散斑相关方法的实际应用。 实验测量了铸铁、混凝 土预制裂纹三点弯曲梁的损伤断裂过程，CCD 摄像机实时采集到实验中从加载 到裂纹产生及扩展、最后失稳断裂的全过程散斑场。根据 DSCM 分析结果，给出了铸铁裂纹张开位移及混凝土断裂过程中裂纹尖端局部位移场和应变场演化过 程。为深入研究含裂纹体的准脆性材料、混凝土等结构损伤断裂的破坏过程以 及裂纹传播规律，建立断裂准则，探讨防止准脆性材料结构断裂破坏的措施， 提供了一个有效的实验方法。 数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)是 20 世纪 80 年代以来随着光电子技术、数字图像处理和计算机等新技术的发展，形成发 展起来的光测力学新方法。由于其不需要光学干涉条纹处理、光路相对简单、 精度高、适用测试的对象范围广、测量环境要求低等优点，DSCM 在机械、土木、 材料、医学等诸多领域获得了广泛地应用，并有效地推动了其科学发展。本文 主要围绕 DSCM 实验系统的实现及其应用进行了研究。 对实现 DSCM 和提高精 度的亚像素位移搜索的相关系数拟合插值法、基于微区统计特性的梯度算法(简 称梯度算法)、牛顿-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具体实现过程进行 了论述分析，深入研究了牛顿-拉普森迭代算法并对其进行了改进。利用数值模 拟的散斑图像对四种亚像素算法的计算速度和精度进行了研究。结果表明本文 所改进的牛顿-拉普森迭代方法计算精度较高，梯度算法计算速度较快。本文对 牛顿拉普森法的改进包括两个方面：一是在相关系数求偏导的过程中提出了 行之有效的简化方法，保证了精度；二是将亚像素搜索的梯度算法应用到牛顿 迭代法的迭代初值估计中，加快了收敛速度。 开发了功能优良、界面友好的 DSCM 计算软件，可以进行位移场计算，基于有限元的位移场数据平滑，应变计 算等功能。测量了有机玻璃三点弯曲梁的变形，实验验证了 DSCM 实验系统的精 度和可靠性。实现了数字散斑相关方法的实际应用。 实验测量了铸铁、混凝 土预制裂纹三点弯曲梁的损伤断裂过程，CCD 摄像机实时采集到实验中从加载 到裂纹产生及扩展、最后失稳断裂的全过程散斑场。根据 DSCM 分析结果，给出 了铸铁裂纹张开位移及混凝土断裂过程中裂纹尖端局部位移场和应变场演化过 程。为深入研究含裂纹体的准脆性材料、混凝土等结构损伤断裂的破坏过程以 及裂纹传播规律，建立断裂准则，探讨防止准脆性材料结构断裂破坏的措施， 提供了一个有效的实验方法。 数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)是 20 世纪 80 年代以来随着光电子技术、数字图像处理和计算机等新技术的发展，形成发 展起来的光测力学新方法。由于其不需要光学干涉条纹处理、光路相对简单、 精度高、适用测试的对象范围广、测量环境要求低等优点，DSCM 在机械、土木、 材料、医学等诸多领域获得了广泛地应用，并有效地推动了其科学发展。本文 主要围绕 DSCM 实验系统的实现及其应用进行了研究。 对实现 DSCM 和提高精 度的亚像素位移搜索的相关系数拟合插值法、基于微区统计特性的梯度算法(简 称梯度算法)、牛顿-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具体实现过程进行 了论述分析，深入研究了牛顿-拉普森迭代算法并对其进行了改进。利用数值模 拟的散斑图像对四种亚像素算法的计算速度和精度进行了研究。结果表明本文 所改进的牛顿-拉普森迭代方法计算精度较高，梯度算法计算速度较快。本文对 牛顿拉普森法的改进包括两个方面：一是在相关系数求偏导的过程中提出了 行之有效的简化方法，保证了精度；二是将亚像素搜索的梯度算法应用到牛顿 迭代法的迭代初值估计中，加快了收敛速度。 开发了功能优良、界面友好的 DSCM 计算软件，可以进行位移场计算，基于有限元的位移场数据平滑，应变计 算等功能。测量了有机玻璃三点弯曲梁的变形，实验验证了 DSCM 实验系统的精 度和可靠性。实现了数字散斑相关方法的实际应用。 实验测量了铸铁、混凝土预制裂纹三点弯曲梁的损伤断裂过程，CCD 摄像机实时采集到实验中从加载 到裂纹产生及扩展、最后失稳断裂的全过程散斑场。根据 DSCM 分析结果，给出 了铸铁裂纹张开位移及混凝土断裂过程中裂纹尖端局部位移场和应变场演化过 程。为深入研究含裂纹体的准脆性材料、混凝土等结构损伤断裂的破坏过程以 及裂纹传播规律，建立断裂准则，探讨防止准脆性材料结构断裂破坏的措施， 提供了一个有效的实验方法。 数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)是 20 世纪 80 年代以来随着光电子技术、数字图像处理和计算机等新技术的发展，形成发 展起来的光测力学新方法。由于其不需要光学干涉条纹处理、光路相对简单、 精度高、适用测试的对象范围广、测量环境要求低等优点，DSCM 在机械、土木、 材料、医学等诸多领域获得了广泛地应用，并有效地推动了其科学发展。本文 主要围绕 DSCM 实验系统的实现及其应用进行了研究。 对实现 DSCM 和提高精 度的亚像素位移搜索的相关系数拟合插值法、基于微区统计特性的梯度算法(简 称梯度算法)、牛顿-拉普森迭代算法、灰度梯度迭代算法的具体实现过程进行 了论述分析，深入研究了牛顿-拉普森迭代算法并对其进行了改进。利用数值模 拟的散斑图像对四种亚像素算法的计算速度和精度进行了研究。结果表明本文 所改进的牛顿-拉普森迭代方法计算精度较高，梯度算法计算速度较快。本文对 牛顿拉普森法的改进包括两个方面：一是在相关系数求偏导的过程中提出了 行之有效的简化方法，保证了精度；二是将亚像素搜索的梯度算法应用到牛顿 迭代法的迭代初值估计中，加快了收敛速度。 开发了功能优良、界面友好的 DSCM 计算软件，可以进行位移场计算，基于有限元的位移场数据平滑，应变计 算等功能。测量了有机玻璃三点弯曲梁的变形，实验验证了 DSCM 实验系统的精 度和可靠性