基于激光散斑数字图像相关的超高温变形测量方法研究
发布时间：2023-08-13 19:22
随着航天、国防领域技术的不断发展,给材料、构件在超高温等复杂环境下的变形测量带了新的挑战。航天飞行器、航空发动机等热端部件的服役温度甚至高达2000℃以上,这些部件能否连续、稳定地工作直接影响到整个系统的正常工作。因此,超高温环境下材料、构件的力学性能表征和评价就显得尤为重要,迫切需要研究能够用于超高温环境下材料、构件的力学性能测试的新方法和新装置。但传统的接触式的变形测量方法中元器件难以耐受2000℃以上的高温环境,因此,发展非接触式的超高温变形测量方法就显得极其重要。数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)是目前普遍应用的非接触式变形测量方法,具有非接触、全场测量、精度高、环境适应能力强等优点,在超高温环境下的变形测量中具有明显的优势和应用价值。但由于超高温环境下,基于DIC方法的非接触式变形测量方法仍然存在耐高温散斑制备、散斑图质量评价、散斑图退相关严重、高温背景辐射、热流扰动等影响变形测量精度的问题,本文从影响测量精度的理论基础问题入手进行研究,以提高DIC方法在超高温环境下的变形测量精度。具体研究内容如下:(1)针对传统的单一的散斑图质量...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 课题的提出及意义
2.1.1 课题的提出
2.1.2 课题的意义
2.2 高温变形测量方法研究现状
2.2.1 接触式变形测量方法
2.2.2 非接触式变形测量方法
2.3 DIC方法国内外研究现状
2.3.1 DIC方法简介
2.3.2 DIC方法的研究进展
2.3.3 耐高温散斑制备方法研究现状
2.3.4 散斑图质量评价方法研究现状
2.3.5 退相关严重散斑图处理方法研究现状
2.3.6 热流扰动消除方法研究现状
2.3.7 超高温背景辐射抑制方法研究现状
2.4 课题的研究内容和章节安排
2.4.1 课题的研究内容
2.4.2 课题的章节安排
3 基于激光散斑的散斑图质量全局评价指标研究
3.1 基本原理
3.1.1 激光散斑形成
3.1.2 现有的散斑图质量评价指标
3.1.3 多因子融合指标(MFFI)
3.2 激光散斑特性的影响因素
3.2.1 外界因素
3.2.2 材料自身因素
3.3 MFFI指标验证实验
3.3.1 实验装置
3.3.2 相同MIG值的激光散斑图实验
3.3.3 相同MIOSD值的激光散斑图实验
3.3.4 人工散斑图实验
3.4 本章小结
4 基于ⅡC-GN算法的退相关严重散斑图初值估计方法研究
4.1 退相关严重散斑图形成原因
4.1.1 试件大变形
4.1.2 材料表面致密性差
4.1.3 高温环境服役
4.2 退相关严重散斑图的算法原理
4.2.1 ⅠC-GN算法原理
4.2.2 LS-SVM算法原理
4.2.3 ⅡC-GN算法原理和流程
4.3 模拟退相关严重的散斑图实验
4.3.1 散斑图的生成
4.3.2 不同算法处理结果对比
4.4 刚性隔热材料拉伸实验
4.4.1 实验设计
4.4.2 实验分析结果和讨论
4.5 本章小结
5 基于IRANSAC位移场平滑算法的热流扰动消除方法研究
5.1 热流扰动的形成及影响
5.1.1 形成机理研究
5.1.2 对位移场的影响研究
5.2 位移场平滑算法的基本原理
5.2.1 传统算法
5.2.2 RANSAC算法
5.2.3 IRANSAC算法
5.3 不锈钢试样拉伸实验
5.3.1 实验设计
5.3.2 实验分析结果与讨论
5.4 碳碳复合材料在2000℃下的拉伸实验
5.4.1 实验设计
5.4.2 实验分析结果与讨论
5.5 本章小结
6 基于主动激光光源与多重滤波相结合的超高温背景辐射抑制方法研究
6.1 超高温背景辐射特性
6.2 超高温非接触式变形测量装置设计
6.2.1 测量装置标定
6.2.2 激光散斑DIC的测量范围
6.2.3 空间滤波器与平凸透镜组合的原理与作用
6.2.4 多重滤波的原理和作用
6.2.5 不同滤波方法对比
6.3 超高温环境下C/C复合材料试件的拉伸试验
6.3.1 C/C复合材料试件
6.3.2 实验设计
6.3.3 实验分析结果与讨论
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 未来研究展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3841794
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 课题的提出及意义
2.1.1 课题的提出
2.1.2 课题的意义
2.2 高温变形测量方法研究现状
2.2.1 接触式变形测量方法
2.2.2 非接触式变形测量方法
2.3 DIC方法国内外研究现状
2.3.1 DIC方法简介
2.3.2 DIC方法的研究进展
2.3.3 耐高温散斑制备方法研究现状
2.3.4 散斑图质量评价方法研究现状
2.3.5 退相关严重散斑图处理方法研究现状
2.3.6 热流扰动消除方法研究现状
2.3.7 超高温背景辐射抑制方法研究现状
2.4 课题的研究内容和章节安排
2.4.1 课题的研究内容
2.4.2 课题的章节安排
3 基于激光散斑的散斑图质量全局评价指标研究
3.1 基本原理
3.1.1 激光散斑形成
3.1.2 现有的散斑图质量评价指标
3.1.3 多因子融合指标(MFFI)
3.2 激光散斑特性的影响因素
3.2.1 外界因素
3.2.2 材料自身因素
3.3 MFFI指标验证实验
3.3.1 实验装置
3.3.2 相同MIG值的激光散斑图实验
3.3.3 相同MIOSD值的激光散斑图实验
3.3.4 人工散斑图实验
3.4 本章小结
4 基于ⅡC-GN算法的退相关严重散斑图初值估计方法研究
4.1 退相关严重散斑图形成原因
4.1.1 试件大变形
4.1.2 材料表面致密性差
4.1.3 高温环境服役
4.2 退相关严重散斑图的算法原理
4.2.1 ⅠC-GN算法原理
4.2.2 LS-SVM算法原理
4.2.3 ⅡC-GN算法原理和流程
4.3 模拟退相关严重的散斑图实验
4.3.1 散斑图的生成
4.3.2 不同算法处理结果对比
4.4 刚性隔热材料拉伸实验
4.4.1 实验设计
4.4.2 实验分析结果和讨论
4.5 本章小结
5 基于IRANSAC位移场平滑算法的热流扰动消除方法研究
5.1 热流扰动的形成及影响
5.1.1 形成机理研究
5.1.2 对位移场的影响研究
5.2 位移场平滑算法的基本原理
5.2.1 传统算法
5.2.2 RANSAC算法
5.2.3 IRANSAC算法
5.3 不锈钢试样拉伸实验
5.3.1 实验设计
5.3.2 实验分析结果与讨论
5.4 碳碳复合材料在2000℃下的拉伸实验
5.4.1 实验设计
5.4.2 实验分析结果与讨论
5.5 本章小结
6 基于主动激光光源与多重滤波相结合的超高温背景辐射抑制方法研究
6.1 超高温背景辐射特性
6.2 超高温非接触式变形测量装置设计
6.2.1 测量装置标定
6.2.2 激光散斑DIC的测量范围
6.2.3 空间滤波器与平凸透镜组合的原理与作用
6.2.4 多重滤波的原理和作用
6.2.5 不同滤波方法对比
6.3 超高温环境下C/C复合材料试件的拉伸试验
6.3.1 C/C复合材料试件
6.3.2 实验设计
6.3.3 实验分析结果与讨论
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 未来研究展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3841794
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3841794.html