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激光熔化沉积Ti–5Al–5Mo–5V–1Cr–1Fe钛合金的塑性各向异性
摘要： 对激光熔化沉积Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe钛合金试样进行了不同取向的拉伸试验，结果表明该材料存在显著的塑性各向异性。通过结合数字图像相关技术的原位拉伸试验，研究了特定材料结构对应的力学性能。结果显示厚柱状晶粒与其他晶粒的塑性性能存在明显差异：相同应力水平下，厚柱状晶粒率先屈服并承担试样主要塑性变形。厚柱状晶粒与其他晶粒的弹塑性泊松比也有所不同。层带区域的测试表明，较粗大的层带微观结构具有更强的抗拉塑性变形能力，但抗剪塑性变形能力较弱。此外，层带两侧初生α板条的取向可能不同，这对试样的拉塑性变形具有显著影响。
关键词： 数字图像相关法，塑性各向异性，激光熔化沉积，钛合金，力学性能
更新于2025-10-24 16:40:20
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数字图像相关中由位移映射函数引起的位移测量误差
摘要： 在经典的基于子集的局部数字图像相关（DIC）技术中，由位移映射函数引起的位移测量误差一直是提高测量精度的重要因素。通常，一阶位移映射函数被广泛使用。但在实际实验中，试样的变形阶数高于所使用的位移映射函数的阶数。因此，由于位移映射函数欠匹配而产生的误差是存在的。尽管过匹配形函数引起的随机误差已被研究，但匹配或欠匹配位移映射函数引起的均方根误差（RMSE）尚未被研究。本文通过采用模拟和真实实验散斑图案，实验研究了匹配或欠匹配位移映射函数引起的测量位移的RMSE。此外，还全面考察了RMSE与子集尺寸或图像噪声之间的关系。最后，从子集尺寸和图像噪声的角度，对DIC的实际应用提出了建议。
关键词： 形函数，误差，数字图像相关法，低匹配，位移，位移映射函数
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用激光散斑数字图像相关技术的非接触式方法评估金属大塑性变形
摘要： 通过传统真应力-应变曲线难以获取金属在大塑性应变下的全场变形特征。本研究提出采用激光散斑数字图像相关(DIC)这一简单非接触技术来评估金属的大塑性变形，尤其适用于薄金属箔材及高温成形工况。通过不同材料的单轴拉伸试验验证了该DIC技术的可行性和准确性，结果表明：在室温测量大塑性变形时误差范围为6%，在400°C高温下测量高达0.6的大应变时误差为10%。激光散斑与人工散斑的DIC测量结果具有良好一致性，证实了该技术测量大塑性变形的可行性。利用该技术成功研究了0.5mm厚薄金属板的塑性区演化过程，并对室温成形的50μm厚金属箔局部变形场及400°C成形的金属管大塑性变形场进行了定性与定量评估。
关键词： 大塑性变形、数字图像相关法、非接触式、激光散斑、金属
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于相机阵列的数字图像相关技术用于高分辨率应变测量
摘要： 数字图像相关法（DIC）是实验固体力学中一种著名的非接触、无损全场变形测量技术。尽管DIC已在科学与工程领域广泛应用，但其应变测量分辨率受限于成像分辨率，远低于应变片获得的测量结果。为突破DIC应变测量的瓶颈，本文提出基于相机阵列的DIC方法以实现高分辨率应变测量。将25台工业相机组装成平面阵列，每台相机采集试件局部图像。研究提出新型基于校准的图像拼接方法，将其应用于这些图像及其对应位移场，进而根据拼接后的位移场计算应变场。相机阵列的使用显著提升了DIC的测量空间分辨率，使高分辨率应变测量成为可能。通过静态误差分析与四点弯曲实验验证了该方法的可行性与有效性，最终实现了10微应变的全场应变分辨率。
关键词： 位移场拼接、相机阵列、数字图像相关法、图像拼接、高分辨率应变测量
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于三维全场高频振动测量的低帧率单相机系统
摘要： 提出了一种单相机立体数字图像相关（立体-DIC）系统，用于获取三维全场振动测量数据。该光学系统由两块平面镜和一台低帧率相机组成，从而形成紧凑且低成本的设备。两块镜子用于在相机传感器上生成目标表面的伪立体图像，随后通过立体-DIC进行关联分析。图像采集过程采用低帧率进行，并在假设振动信号具有单一已知频率分量的前提下，通过降采样方法克服奈奎斯特-香农频率限制。所开发的伪立体DIC系统即使在使用178 fps（全分辨率）的可用帧率时，也能在高达4 kHz的频率范围内实现三维全场振动测量。通过在悬臂板和涡轮叶片上进行振动测量，验证了所述方法的有效性。
关键词： 单台低速摄像机，振动测量，降采样方法，数字图像相关法
更新于2025-09-24 03:56:40
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一种用于紧固孔周围各向异性变形远程传感的非接触式非破坏性激光散斑成像系统的开发
摘要： 紧固件孔周围的应变传感在结构健康监测和失效检测中具有基础性重要意义。传统无损检测（NDT）技术通常难以实现可靠高效的检测。本研究开发了一种激光散斑成像系统（LSIS），用于实现非接触、无损且远程的应变传感。通过研究确定最佳激光散斑图案的方法，实现了最大工作距离5米的远程应变传感。该系统应用于研究冷轧铝板无缺口与圆缺口试样的各向异性特性——这种材料是建造轻型飞机结构的重要材料。结果表明，LSIS测定的应变分布与有限元（FE）预测结果一致，其中应变集中的演化不仅取决于缺口尺寸，还与材料各向异性相关。本研究表明LSIS作为有效无损检测技术的潜力，可实现对紧固件孔周围各向异性变形的全场、非接触式远程传感。
关键词： 无损检测、数字图像相关法、激光散斑成像、远程应变传感
更新于2025-09-19 17:13:59
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分布式光纤传感器（DOFS）与数字图像相关法（DIC）在钢筋混凝土结构监测中的性能表现
摘要： 分布式光纤传感器（DOFS）是近年来才被发现与土木工程领域相关的应变测量工具。其独特用途在于可将这些极细的传感器粘结到钢筋上，随后将其嵌入混凝土构件（RC）中以监测其机械应变。本文展示了一项实验活动的结果，该活动通过配备DOFS的钢筋对两根RC受拉构件（拉杆）施加拉力，每7.5毫米提供一次应变读数。其开裂行为有助于深入了解被开裂混凝土包围的钢筋的应变分布情况。所描述的结果具有新颖性，因为迄今为止还无法获得准确、完全分布式、实验提取的混凝土开裂前后的测量数据。内部应变测量还结合了外部数字图像相关（DIC）监测，该监测提供了构件表面位移和应变的数据。本研究代表了一项深入实验活动的开始，旨在为具有不同几何特征（混凝土?；げ?、配筋率、钢筋直径）的多种受载RC拉杆提供钢筋应变数据。
关键词： 应变监测、混凝土开裂、数字图像相关法（DIC）、分布式光纤传感器（DOFS）、钢筋混凝土结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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纤维激光加工碳纤维增强复合材料层压板在高温下的全场应变分析与强度预测
摘要： 高功率光纤激光器被证明能够高效切割碳纤维增强塑料（CFRP）层压板，但其加工质量对力学性能的影响尚未完全明确。本文研究了高达220°C的高温对光纤激光加工的开孔单向CFRP层压板拉伸强度退化及应变分布的影响。首先采用差示扫描量热法（DSC）测定聚合物基复合材料的玻璃化转变温度（Tg），随后运用数字图像相关技术评估开孔CFRP层压板在拉伸载荷下的全场应变分布及裂纹扩展/演化情况。结果表明：当工作温度超过100°C时，激光加工CFRP层压板的拉伸强度显著下降；中心孔周围的应变值与升温幅度及载荷水平高度相关；在180°C高温下，层间分离是CFRP层压板的主要失效模式。最后基于回归分析建立了评估高温环境下激光加工CFRP层压板拉伸性能的半经验模型。
关键词： 数字图像相关法、激光切割、力学行为、应变分布、碳纤维增强复合材料
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于多因子融合指数的激光散斑图案数字图像相关质量评估
摘要： 基于激光散斑的数字图像相关技术在超高温变形测量中具有独特优势。传统人工散斑质量评估标准仅考虑散斑图案对比度或散斑颗粒形态，不适用于激光散斑。本文提出一种新指标——多因素融合指数（MFFI），该指标综合考虑灰度分布非均匀性、灰度均方差及散斑颗粒尺寸标准差来评估激光散斑图案质量。通过将MFFI与三种常用标准（平均强度梯度、二阶导数平均强度、以及结合子集强度梯度平方和（SSSIG）与二次自相关峰高的图案质量度量）进行对比，结果表明该指标对激光散斑图案质量的评估能力更优。利用MFFI分析了孔径、激光功率和温度等外部因素，以及粗糙度和光反射率等材料因素的影响。人工散斑实验表明，MFFI在大多数情况下也适用于人工散斑图案。
关键词： 质量评估标准，激光散斑特性，多因素融合指数（MFFI），数字图像相关法（DIC）
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于LED的高速数字图像相关照明系统开发
摘要： 本工作描述了一种专用于高速数字图像相关技术的照明系统设计与开发。此类应用要求以极短的快门时间进行图像采集，这意味着入射光积分时间更短，因此需要充足的光通量才能获取高质量图像。因此，在这类高速成像应用中，照明通常是主要考量因素。本系统采用脉冲式大功率LED光源解决该问题，在极短时间内向试样投射高强度光通量。这既减少了试样从光源接收的热量，又能使原本无法有效使用如此短快门时间的相机得以应用。本文详述了该设备的整体设计，包括控制电路、机械结构设计以及专用反射器的光学设计。
关键词： 结构完整性，LED光源，数字图像相关法
更新于2025-09-12 10:27:22