數(shù)字體積相關(guān)方法的開發(fā)與應(yīng)用研究.pdf

1、全場位移/應(yīng)變測量對實驗力學(xué)非常重要，數(shù)字體積相關(guān)方法是真正三維全場變形測量的工具之一。本論文針對數(shù)字體積相關(guān)方法的開發(fā)、拓展和應(yīng)用展開研究。
　　1)利用牛頓爬山法、最小二乘法、三次B樣條插值，自行開發(fā)一套數(shù)字體積相關(guān)算法。利用兩組泡沫金屬樣品的CT數(shù)據(jù)，對算法進(jìn)行了系統(tǒng)評測，發(fā)現(xiàn)所開發(fā)的數(shù)字體積相關(guān)算法有較好的表現(xiàn)。在沒有噪音的理想情況下，數(shù)字體積相關(guān)算法的位移誤差為0.0065 voxel;在有X-CT噪音的情況下，位移誤差

2、增加到0.008 voxel，應(yīng)變誤差增加到100με。通過模擬剛性平動測試分析數(shù)字體積相關(guān)方法的誤差特點，發(fā)現(xiàn)誤差主要來源于噪音和插值運(yùn)算，其中插值主要影響其正確度，噪音主要影響其精確度。
　　2)在已開發(fā)的數(shù)字體積相關(guān)算法基礎(chǔ)上，提出了基于圖像配準(zhǔn)和基于位移梯度加性分解的兩套異位數(shù)字體積相關(guān)方法。通過模擬平動、轉(zhuǎn)動、平動轉(zhuǎn)動耦合和單軸壓縮變形實驗對兩種方法進(jìn)行了評價。在小變形和小轉(zhuǎn)動條件下，這兩種方法有著和原位數(shù)字體積相關(guān)方法

3、相似的精確度。兩種方法各有優(yōu)點，基于圖像配準(zhǔn)的異位數(shù)字體積方法可以計算大變形，基于位移梯度加性分解的異位數(shù)字體積相關(guān)方法更容易操作。兩種方法相互補(bǔ)充，擴(kuò)展了數(shù)字體積相關(guān)方法的應(yīng)用范圍。
　　3)泡沫金屬的出色性能使其具有重要的應(yīng)用價值和研究意義。本研究通過異位數(shù)字體積相關(guān)方法定量表征開孔泡沫鋁在四個不同壓縮狀態(tài)下的內(nèi)部位移場和應(yīng)變場，獲得其在元胞級變形的演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):位移場觀察到的壓縮變形是均勻的，但在應(yīng)變場卻觀察到局部應(yīng)變