数字梯度敏感法在静态断裂力学实验中的应用

俞海; 郭荣鑫; 夏海廷; 颜峰; 张玉波; 何天淳

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.011

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

数字梯度敏感法在静态断裂力学实验中的应用

俞海 , 郭荣鑫 , 夏海廷 , 颜峰 , 张玉波 , 何天淳

文章导航 > 激光技术 > 2014 > 38(5): 627-631

引用本文:

Citation:

数字梯度敏感法在静态断裂力学实验中的应用

1.
昆明理工大学工程力学系云南省先进材料力学行为与微观结构设计高校重点实验室, 昆明 650500;
2.
云南大学, 昆明 650500

作者简介: 俞海（1986-），男，硕士研究生，主要从事光测实验力学的研究。.

通讯作者: 郭荣鑫, guorx@kmust.edu.cn ;

基金项目:
云南省应用基础研究基金面上资助项目（2011FB029）;教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20105314110006）
中图分类号: O348.1

Digital gradient sensing measurement applied in static fracture mechanics experiments

1.
Key Laboratory of Yunnan Higher Education Institutes for Mechanical Behavior and Microstructure Design of Advanced Materials, Department of Engineering Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China;
2.
Yunnan University, Kunming 650500, China

Corresponding author: GUO Rongxin, guorx@kmust.edu.cn ;

CLC number: O348.1

摘要: 为了研究断裂力学问题中裂纹尖端区域的局部变形场和断裂特性，采用数字梯度敏感法对带有中心贯穿裂纹的有机玻璃有限宽板条进行了静态实验研究。实验过程中通过CCD记录裂纹尖端区域不同应力状态下的散斑图，对记录的散斑图进行相关运算，得到了不同应力状态下裂纹尖端周围区域内的光线偏转角，并通过偏转角对Ⅰ型裂纹的应力强度因子进行了提取。结果表明，通过数字梯度敏感方法计算得到的应力强度因子与理论值吻合相对较好。
- 图像处理 /
- 断裂力学 /
- 数字梯度敏感 /
- 数字图像相关 /
- 偏转角 /
- 应力强度因子
Abstract: In order to study the local deformation field of crack tip and fracture characteristics in fracture mechanics, static fracture tests of the limited-width polymethyl methacrylate specimen with center-crack were carried out with digital gradient sensing method. Speckle patterns under different states of stress near the crack tip were recorded by CCD in the experiment. Angular deflection was obtained by digital image correlation method and stress intensity factor in mode Ⅰ crack was extracted by angular deflection. It shows that the stress intensity factor calculated by digital gradient sensing measurement method is consistent with theoretical results.
- image processing /
- fracture mechanics /
- digital gradient sensing /
- digital image correlation /
- angular deflection /
- stress intensity factor

[1]	PERIASAMY C, TIPPUR H V. A full-field reflection-mode digital gradient sensing method for measuring orthogonal slopes and curvatures of thin structures [J]. Measurement Science and Technology,2013, 24(2):025202.
[2]	PERIASAMY C, TIPPUR H V. Measurement of orthogonal stress gradients due to impact load on a transparent sheet using digital gradient sensing method [J]. Experimental Mechanics,2013, 53(1): 97-111.
[3]	BRUCK H A, MCNEIL S R, SUTTON M A, et al. Digital image correlation using Newton-Raphson method of partial differential correction [J]. Experimental Mechanics, 1989, 29(3):261-267.
[4]	PETERS W H, RANSON W F. Digital imaging techniques in experimental stress analysis [J]. Optical Engineering, 1981, 21(3):427-431.
[5]	CHU T C, RANSON W F, SUTTON M A, et al. Applications of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics [J]. Experimental Mechanics,1985, 25(3): 232-244.
[6]	YU H, GUO R X, XIA H T, et al. Experimental study on the elastic modulus of WC/Cu composite material with different WC content [J]. Laser Technology, 2013, 37(2): 140-143(in Chin-ese).
[7]	PERIASAMY C, TIPPUR H V. A full-field digital gradient sensing method for evaluating stress gradients in transparent solids [J]. Applied Optics,2012, 51(12): 2088-2097.
[8]	TIPPUR H V, KRISHNASWAMY S, ROSAKIS A J. Optical mapping of crack tip deformations using the methods of transmission and reflection coherent gradient sensing-a study of crack tip K-dominance [J]. International Journal of Fracture, 1991,52(2):91-117.
[9]	YAO X F,YU W, LIU D L, et al. Coherent gradient sensing interferometry technology and its application [J]. Journal of Experimental Mechanics,2006, 21(5):560-564(in Chinese).
[10]	SCHREIER H W, SUTTON M A. Systematic errors in digital image correlation due to undermatched subset shape functions [J]. Experimental Mechanics,2002, 42(3):303-310.
[11]	LI Q F, LI S F. Fracture mechanics and its application in engineering [M].Harbin: Harbin Engineering University Press,2008: 29-253(in Chinese).

[1]	刘禹 , 肖世德 , 张睿 , 张若凌 , 张磊 . 基于遗传算法的数字图像相关变形初值估计. 激光技术, 2020, 44(1): 130-135. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.01.023
[2]	俞海 , 刘云鹏 , 郭荣鑫 , 夏海廷 , 颜峰 . 数字图像相关法散斑图质量评价方法. 激光技术, 2020, 44(2): 237-243. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.018
[3]	张怡霄 , 杜惊雷 , 高福华 , 姚军 , 曾阳素 , 郭永康 . 分数域啁啾滤波及其在数字图像处理中的应用. 激光技术, 2003, 27(1): 78-80.
[4]	俞海 , 郭荣鑫 , 夏海廷 , 颜峰 , 张玉波 . 不同WC含量下WC/Cu复合材料弹性模量实验研究. 激光技术, 2013, 37(2): 139-142. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.02.001
[5]	谢军昱 , 许杨剑 , 王效贵 . 基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量. 激光技术, 2016, 40(6): 866-870. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.019
[6]	周慧 , 段一萍 , 王锦鹏 . 靶场光测数字图像无损压缩技术方案设计. 激光技术, 2008, 32(2): 222-224.
[7]	梁智锦 , 王开福 , 顾国庆 , 张成斌 . 基于微粒子群优化算法的数字散斑图像相关方法. 激光技术, 2014, 38(5): 603-607. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.006
[8]	张宝华 , 刘鹤 . 基于能量梯度场映射关系的红外图像分割方法. 激光技术, 2015, 39(1): 76-81. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.01.015
[9]	郭佑东 , 凌福日 , 姚建铨 . 基于梯度变换的太赫兹图像超分辨率重建. 激光技术, 2020, 44(3): 271-277. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.001
[10]	李文龙 , 戈海龙 , 任远 , 成巍 . 图像处理技术在激光熔池温度检测的应用. 激光技术, 2018, 42(5): 599-604. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.004
[11]	张海庄 , 姚梅 , 雷萍 , 李鹏 , 曾庆平 . 远场激光光斑图像处理方法研究. 激光技术, 2013, 37(4): 460-463. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.010
[12]	汤敏 , 王惠南 . 激光扫描共聚焦显微镜图像的计算机处理. 激光技术, 2007, 31(5): 558-560.
[13]	张羽鹏 , 王开福 . LabVIEW和MATLAB在电子散斑干涉图像处理中的应用. 激光技术, 2009, 33(6): 582-585,589. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.007
[14]	冯煦 , 张瑞瑛 , 周萍 , 李松 . 大功率半导体线激光图像处理方法研究. 激光技术, 2010, 34(5): 624-627. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.013
[15]	顾国庆 , 王开福 , 燕新九 . 基于同态滤波的电子散斑干涉图像处理. 激光技术, 2010, 34(6): 750-752,797. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.009
[16]	苏平 , 牛燕雄 , 李大乾 , 牛海莎 , 李易难 , 张超 . 基于面阵CCD的激光告警系统的图像采集与处理. 激光技术, 2013, 37(3): 394-399. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.028
[17]	刘逸飞 , 苏亚 , 姚晓天 , 崔省伟 , 杨丽君 , 周聪聪 , 何松 . OCT无创血糖检测图像处理最优化方法研究. 激光技术, 2023, 47(2): 178-184. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.02.004
[18]	陈树越 , 刘金星 , 丁艺 . 基于小波变换的红外与X光图像融合方法研究. 激光技术, 2015, 39(5): 685-688. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.021
[19]	赵蓉 , 顾国华 , 杨蔚 . 基于偏振成像的可见光图像增强. 激光技术, 2016, 40(2): 227-231. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.02.016
[20]	虞文俊 , 顾国华 , 刘骋昊 . 红外偏振图像的仿真. 激光技术, 2014, 38(1): 76-78. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.01.016

点击查看大图

计量

文章访问数: 3066
HTML全文浏览量: 674
PDF下载量: 562
被引次数: 0

数字梯度敏感法在静态断裂力学实验中的应用

通讯作者: 郭荣鑫, guorx@kmust.edu.cn;

作者简介: 俞海（1986-），男，硕士研究生，主要从事光测实验力学的研究。

1. 昆明理工大学工程力学系云南省先进材料力学行为与微观结构设计高校重点实验室, 昆明 650500;
2. 云南大学, 昆明 650500

收稿日期: 2013-09-23
录用日期: 2013-10-29
网络出版日期: 2014-09-25

基金项目: 云南省应用基础研究基金面上资助项目（2011FB029）;教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20105314110006）

关键词:

摘要: 为了研究断裂力学问题中裂纹尖端区域的局部变形场和断裂特性，采用数字梯度敏感法对带有中心贯穿裂纹的有机玻璃有限宽板条进行了静态实验研究。实验过程中通过CCD记录裂纹尖端区域不同应力状态下的散斑图，对记录的散斑图进行相关运算，得到了不同应力状态下裂纹尖端周围区域内的光线偏转角，并通过偏转角对Ⅰ型裂纹的应力强度因子进行了提取。结果表明，通过数字梯度敏感方法计算得到的应力强度因子与理论值吻合相对较好。