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题名基于退相关DIC的疲劳裂纹全局动态测量方法
被引量：9
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作者
程斌
李得睿
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机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期1040-1050,I0004,共12页
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基金
国家重点研发计划重点专项(2021YFE0107800)资助。
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文摘
工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利用DIC的退相关效应,提出一种疲劳裂纹全局动态测量及可视化方法.该方法首先在相机采集得到的裂纹图像内,建立具备拓扑关系的目标点云结构,并运用DIC亚像素算法得到裂纹区域位移场,再基于零均值归一化互相关(zero-mean normalized cross correlation,ZNCC)计算结果剔除退相关的DIC目标点(灭点).进一步通过“三生点”算法提取得到裂纹离散边界,并采用最小二乘法将离散边界拟合为连续裂纹边界,实现裂纹形态的几何重构,最终自动计算得到裂纹长度和宽度的动态变化过程.该方法原理清晰、理论简单,易于实现.开展数值模拟和钢节点疲劳试验,对相关算法和图像采集参数进行了验证,结果表明本文方法对疲劳裂纹边界的数字化重构误差在0.5个像素内,基于重构结果计算得到的裂纹长度和宽度误差分别为0.46像素和0.08像素(类同于0.06 mm和0.01 mm),并成功实现了对疲劳试验裂纹扩展形态的精细化动态测量及可视化.研究成果证明了DIC技术用于疲劳裂纹全局动态测量及可视化的有效性,并在测量精度、效率、成本等方面具有显著优势,可在实验室测量和工程现场测试中推广应用.
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关键词
位移场测量
数字图像相关
退相关
疲劳裂纹重构
全局动态测量
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Keywords
displacement field measurement
digital image correlation
decorrelation
fatigue crack reconstruction
fullfield dynamic measurement
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分类号
TU391
[建筑科学—结构工程]
TG806
[金属学及工艺—公差测量技术]
V556.5
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
Q439
[生物学—生理学]
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