【技術實現步驟摘要】
本申請涉及力學試驗，具體涉及一種基于二維dic的圓柱試樣瞬時位移分析方法。
技術介紹
1、雖然目前dic(數字圖像相關法，英文全稱“digital?image?correlation”)分析方法已廣泛應用于工程建設、醫療健康等領域，但是由于二維dic技術目前只能解決平面內的變形與位移問題，一旦所觀察對象發生旋轉或其它平面外的位移，則通過這一技術分析出的結果將產生較大的誤差，甚至無法分析。
2、例如，霍普金森扭桿設備是一種可以用于研究試樣瞬時摩擦過程中力學性質變化的試驗裝置，實驗過程中需要準確獲得其不同位置處所處應力狀態及位移情況。現有技術中霍普金森扭桿試驗對試樣旋轉位移的測量主要采用的還是三維dic技術，但是三維dic技術的軟件操作步驟復雜，且價格高昂，同時由于其使用時需要兩臺攝像機協同使用，對場地也有一定限制，因此亟須一種操作簡單、占地面積小、所需設備少、價格低廉的技術以實現對霍普金森扭桿試驗對旋轉位移的測量。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術實施例所解決的技術問題之一在于提供一種基于二維dic的圓柱試樣瞬時位移分析方法，用以克服現有技術中利用三維dic技術測量霍普金森扭桿試驗中旋轉位移存在軟件操作步驟復雜、價格高昂和場地受限的問題。
2、本申請實施例公開了一種基于二維dic的圓柱試樣瞬時位移分析方法，所述方法包括：
3、將圓柱試樣放置于力學試驗設備的試驗位置；其中，所述圓柱試樣的圓周面上設有多個散斑標記；
4、將一臺高速相機
5、在所述力學試驗設備對所述圓柱試樣進行力學試驗的過程中，利用所述高速相機拍攝獲得多張散斑原始圖像；
6、根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據；其中，所述目標標記為全部所述散斑標記中的一個或者多個；所述位移數據用于表征在力學試驗過程中，所述目標標記的位移變化情況。
7、在本專利技術一個可選的實施例中，所述根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據包括：
8、沿高度方向將一張所述散斑原始圖像切割成多張局部原始圖像；
9、按照預設圖像拉伸規則對全部所述局部原始圖像在所述高度方向上分別進行拉伸處理，獲得多張局部校正圖像；
10、對全部所述局部校正圖像進行拼接處理，獲得一張散斑校正圖像；
11、根據至少兩張所述散斑校正圖像，獲得每個所述目標標記對應的位移數據。
12、在本專利技術一個可選的實施例中，當所述圓柱試樣的軸線與所述散斑原始圖像的長度方向平行時，所述按照預設圖像拉伸規則對全部所述局部原始圖像在所述高度方向上分別進行拉伸處理，獲得多張局部校正圖像包括：
13、利用公式對全部所述局部原始圖像在所述高度方向上分別進行拉伸處理，獲得多張所述局部校正圖像；
14、其中，ri為第i張所述局部原始圖像在所述高度方向上的拉伸倍數，第1張所述局部原始圖像在所述高度方向上位于最上方；r為所述圓柱試樣的橫截面半徑值，δm為所述局部原始圖像的寬度。
15、在本專利技術一個可選的實施例中，在所述沿高度方向將一張所述散斑原始圖像切割成多張局部原始圖像之前，所述方法還包括：
16、從全部所述散斑原始圖像中選擇出第一校正圖像和第二校正圖像，并確定多個所述目標標記在所述第一校正圖像和所述第二校正圖像中的位置；其中，多個所述目標標記在所述第一校正圖像和所述第二校正圖像中的位置不同；
17、根據所述目標標記在所述第一校正圖像和所述第二校正圖像中的位置，確定所述目標標記的位移向量；
18、根據所述目標標記的位移向量，確定圖像旋轉角度；
19、根據所述圖像旋轉角度，對全部所述散斑原始圖像進行旋轉處理。
20、在本專利技術一個可選的實施例中，全部所述局部原始圖像的寬度相同。
21、在本專利技術一個可選的實施例中，所述根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據包括：
22、根據所述目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，計算獲得所述目標標記對應的測量數據；
23、根據所述高速相機在力學試驗過程中的像距和物距，以及所述圓柱試樣的半徑，對所述目標標記對應的所述測量數據進行偽位移修正，獲得所述目標標記對應的所述位移數據。
24、在本專利技術一個可選的實施例中，所述根據所述高速相機在力學試驗過程中的像距和物距，以及所述圓柱試樣的半徑，對所述目標標記對應的所述測量數據進行偽位移修正，獲得所述目標標記對應的所述位移數據包括：
25、利用公式對所述目標標記對應的所述測量數據進行偽位移修正，獲得所述目標標記對應的所述位移數據；
26、其中，δd為所述目標標記的位移值；z為在力學試驗過程中所述高速相機的物距；l為在力學試驗過程中高速相機的像距；r為所述圓柱試樣的半徑；ds0為拍攝時間靠前的一張所述散斑原始圖像中，所述目標標記在所述高速相機成像平面的長度方向或者高度方向上對應的坐標值；ds1為拍攝時間靠后的一張所述散斑原始圖像中，所述目標標記在所述高速相機成像平面的長度方向或者高度方向上對應的坐標值。
27、在本專利技術一個可選的實施例中，所述方法還包括：
28、根據多個所述目標標記對應的位移數據，利用插值法計算獲得所述圓柱試樣的位移場數據和/或應變場數據；其中，所述位移場數據用于表征在力學試驗過程中，所述圓柱試樣的位移變化情況；所述應變場數據用于表征在力學試驗過程中，所述圓柱試樣的應變變化情況。
29、在本專利技術一個可選的實施例中，在高度方向上，所述圓柱試樣圓周面所在區域的上部邊緣與所述散斑原始圖像的上部邊緣至少部分平齊，所述圓柱試樣圓周面所在區域的下部邊緣與所述散斑原始圖像的下部邊緣至少部分平齊；對應地，所述在所述力學試驗設備對所述圓柱試樣進行力學試驗的過程中，利用所述高速相機拍攝獲得多張散斑原始圖像包括：
30、在所述力學試驗設備對所述圓柱試樣進行力學試驗的過程中，利用所述高速相機拍攝獲得多張成像原始圖像；
31、對所述高速相機拍攝獲得的多張成像原始圖像進行裁剪，獲得多張所述散斑原始圖像。
32、在本專利技術一個可選的實施例中，所述力學試驗設備為霍普金森扭桿設備，所述成像原始圖像的長度方向與所述圓柱試樣的軸線平行；所述對所述高速相機拍攝獲得的多張成像原始圖像進行裁剪，獲得多張所述散斑原始圖像包括：
33、從全部所述成像原始圖像中選擇出第一原始圖像和第二原始圖像，并確定全部所述目標標記在所述第一原始圖像和所述第二原始圖像中的位置；其中，至少有多個所述目標標記在所述第一原始圖像和所述第二原始圖像中的位置不同，所述第一原始圖像的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于二維DIC的圓柱試樣瞬時位移分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，當所述圓柱試樣的軸線與所述散斑原始圖像的長度方向平行時，所述按照預設圖像拉伸規則對全部所述局部原始圖像在所述高度方向上分別進行拉伸處理，獲得多張局部校正圖像包括：
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述沿高度方向將一張所述散斑原始圖像切割成多張局部原始圖像之前，所述方法還包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，全部所述局部原始圖像的寬度相同。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據所述高速相機在力學試驗過程中的像距和物距，以及所述圓柱試樣的半
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在高度方向上，所述圓柱試樣圓周面所在區域的上部邊緣與所述散斑原始圖像的上部邊緣至少部分平齊，所述圓柱試樣圓周面所在區域的下部邊緣與所述散斑原始圖像的下部邊緣至少部分平齊；對應地，所述在所述力學試驗設備對所述圓柱試樣進行力學試驗的過程中，利用所述高速相機拍攝獲得多張散斑原始圖像包括：
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述力學試驗設備為霍普金森扭桿設備，所述成像原始圖像的長度方向與所述圓柱試樣的軸線平行；所述對所述高速相機拍攝獲得的多張成像原始圖像進行裁剪，獲得多張所述散斑原始圖像包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于二維dic的圓柱試樣瞬時位移分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，當所述圓柱試樣的軸線與所述散斑原始圖像的長度方向平行時，所述按照預設圖像拉伸規則對全部所述局部原始圖像在所述高度方向上分別進行拉伸處理，獲得多張局部校正圖像包括：
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述沿高度方向將一張所述散斑原始圖像切割成多張局部原始圖像之前，所述方法還包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，全部所述局部原始圖像的寬度相同。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述圓柱試樣的橫截面半徑值以及目標標記在全部所述散斑原始圖像中的位置，獲得每個所述目標標記對應的位移數據包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚偉，李烜，劉志偉，徐穎，吳幫標，劉豐，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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