數字體積相關方法的開發(fā)與應用研究.pdf

1、全場位移/應變測量對實驗力學非常重要，數字體積相關方法是真正三維全場變形測量的工具之一。本論文針對數字體積相關方法的開發(fā)、拓展和應用展開研究。
　　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)一套數字體積相關算法。利用兩組泡沫金屬樣品的CT數據，對算法進行了系統(tǒng)評測，發(fā)現所開發(fā)的數字體積相關算法有較好的表現。在沒有噪音的理想情況下，數字體積相關算法的位移誤差為0.0065 voxel;在有X-CT噪音的情況下，位移誤差

2、增加到0.008 voxel，應變誤差增加到100με。通過模擬剛性平動測試分析數字體積相關方法的誤差特點，發(fā)現誤差主要來源于噪音和插值運算，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)的數字體積相關算法基礎上，提出了基于圖像配準和基于位移梯度加性分解的兩套異位數字體積相關方法。通過模擬平動、轉動、平動轉動耦合和單軸壓縮變形實驗對兩種方法進行了評價。在小變形和小轉動條件下，這兩種方法有著和原位數字體積相關方法

3、相似的精確度。兩種方法各有優(yōu)點，基于圖像配準的異位數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字體積相關方法更容易操作。兩種方法相互補充，擴展了數字體積相關方法的應用范圍。
　　3)泡沫金屬的出色性能使其具有重要的應用價值和研究意義。本研究通過異位數字體積相關方法定量表征開孔泡沫鋁在四個不同壓縮狀態(tài)下的內部位移場和應變場，獲得其在元胞級變形的演變規(guī)律。研究發(fā)現:位移場觀察到的壓縮變形是均勻的，但在應變場卻觀察到局部應變