新型数字动态光弹性-数字散斑相关混合法的研究和应用

With the extra increasing changes of the engineering environment, a lot of dynamic problems have been paid much more considerable attention as practical engineering issues that should be urgently resolved in effect. Normally Compared with the static problems in realistic engineering, most of the dynamic problems are much more complex and difficult,even could not be solved with theory and Numerical calculation presently. The experiment remained the most important method of these problems in the key engineering. The dynamic photoelasticity is an effective and even more visual method for stress wave propagation study，and it is widely applied in major engineering practice, lots of problems have been overcome with this method．With the development of computer technology and science, high speed photography and digital image processing in these years have been greatly developped and applied a great quantity in essential engineering, and for this reason digital dynamic photoelasticity has been rapidly developed in recent years. But separation of principal stress is the one of the most important and difficult sections of data analysis in dynamic photoelasticity theory．Up to now this problem has still to be perplexing us directly..In this study, a new original solution, called New Digital-Dynamic Photoelasticity- Digital Speckle Correlation Hybrid Method, is proposed for these difficult problem. To verify the correctness and effectiveness of the new original solution, we design the New Digital Dynamic Photoelasticity-Digital Speckle Correlation Hybrid Method Experimental System. A representative experiment is also presented in detail. On these bases, we apply this advenced method in the research on impact resistance properties of key structures for some important engineering. The good experimental results will be obtained.

工程中越来越多的动态力学问题，与静态力学问题相比，由于实际动态问题的复杂性，采用实验的方法仍是目前解决这些问题的重要手段。近年来，随着计算机、高速摄影、图像处理等技术的迅速发展，为适应工程中越来越多动态力学问题的需求，采用动态光弹性法来研究应力波传播的规律，是一个直观、有效的方法，已广泛地应用于工程实际。但是在对动光弹实验数据进行分析时，如何得到应力场的定量结果，对主应力进行有效高精度的分离，是需要解决的关键问题之一。本研究首次将新型数字动态光弹性法与数字散斑相关法相结合，提出一种用于动光弹分离主应力的有效、高精度的新方法：新型数字动态光弹性-数字散斑相关混合法。在理论研究的基础上，设计了一套适合这种新方法的试验系统：新型数字动态光弹性-数字散斑相关实验系统，并通过相应的典型试件对该方法和试验系统的有效性做出分析和论证。在此基础上，将该方法及试验系统应用于某实际工程中某些关键部位在冲击载

项目背景：工程中越来越多复杂的冲击力学问题，采用实验的方法仍是目前解决这些问题的重要手段。动态光弹性法来研究应力波传播的规律，是一个直观、有效的方法，但是在对动光弹实验数据进行分析时，如何得到应力场的定量结果，对主应力进行有效高精度的分离，是需要解决的关键问题之一。.主要研究内容：首次将动态光弹性法与数字散斑相关法相结合，提出一种用于动光弹分离主应力的新方法：动态光弹性-数字散斑相关混合法。在理论研究基础上，设计了一套新方法的试验系统：动态光弹性-数字散斑相关实验系统，通过相应的典型试件对该方法和试验系统的有效性做出分析和论证。在此基础上，将该方法及试验系统应用于某些关键部位在冲击载荷下的试验研究。.重要结果：1、对动态光弹性法、数字散斑相关法以及动态光弹性主应力分离方法分别进行了综述及评价；2、混合法方法推导，得出主应力分离公式以及主应力方向公式，分别应用到动静态光弹性性-数字散斑相关混合法中；3、实验导出人工散斑制斑参数（喷射距离和喷射幅角）与整体散斑质量评价参数（平均灰度梯度）之间的定量关系，为气压式喷洒制斑技术的应用提供实验依据，也为人工制斑提供技术保障；4、设计并制造了光弹性-数字散斑相关混合法试验系统，制作了轴对称荷载作用的轴对称光弹模型，进行了数字散斑相关和动光弹的混合试验；5、编制了相应的实验数据处理程序，为动态光弹性-数字散斑相关混合法的结果比对验证提供了重要的依据；6、本研究根据试验对象的特点和要求工况，设计并制作了冲击加载装置，实现了冲击加载的功能；7、通过编制程序，实现了动态光弹性条纹的自动处理。.科学意义：首次设计一套适合于动光弹主应力分离的试验系统；实现了用实验的方法对动光弹性法中应力波传播过程中的主应力的分离，为工程中关键部位的主要构件在冲击载荷下的试验研究提供了强有力的方法；极大地拓展了动光弹法和数字散斑相关方法的应用范围。