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使用双远心镜头的高精度二维数字图像相关测量系统被引量：58: 2013年; 通过比较变形前后同一平面物体表面的两幅数字图像,二维数字图像相关方法可获得亚像素精度的像面位移(以像素为单位)和应变。但在实际测量中,变形物体表面的离面位移、相机传感器平面位置的微小改变以及镜头的成像畸变,都会使原先假设的物、像面位移间的线性对应关系不再严格成立,在某些情况下会引起不能忽略的测量误差。详细分析了被测物体的离面位移、相机自热和镜头畸变对二维数字图像相关方法位移和应变测量结果的影响。通过实验研究了3种典型的成像镜头(标准成像镜头、物方远心成像镜头和双远心成像镜头)对以上不利因素的抗干扰能力。实验显示高质量的双远心镜头不仅对被测物体表面的离面位移和相机自热不敏感,并且镜头畸变也小到可以忽略不计的程度,因此该镜头是高精度二维数字图像相关测量中的关键光学元件。; 潘兵俞立平吴大方; 关键词：数字图像相关方法镜头畸变

高精度二维数字图像相关测量系统应变测量精度的实验研究被引量：12: 2013年; 作为一种简单有效的非接触、全场光学测试方法,二维数字图像相关法(2D-DIC)已在不同领域广泛用于平面物体表面的面内位移和应变测量。为避免实际成像系统固有的(如镜头畸变)以及测量过程中不可避免出现的各种不利因素(如物面离面位移、相机自热)带来的变形测量误差,建立了使用高质量双远心镜头的高精度2D-DIC测量系统。为验证该系统的应变测量精度,对铝合金进行了弹性小变形范围内拉伸实验,并用所建立的2D-DIC测量系统和使用直角应变花的电测法同时测量每级载荷下的横向和纵向应变。实验结果显示建立的2D-DIC测量系统与修正横向效应后的应变电测结果的平均绝对偏差小于10με,由2D-DIC测得的弹性模量和泊松比也与应变片测量结果吻合良好。实验结果表明建立的高精度2D-DIC测量系统可用于工程中材料或结构表面面内小应变的准确测量。; 俞立平潘兵吴大方严超刘成翔; 关键词：应变片

非线性热环境下高温合金蜂窝板隔热性能研究被引量：18: 2012年; 金属蜂窝板结构在高温热环境下的隔热特性是高速飞行器热防护设计的重要参数.使用自行研制的高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统,对高温合金蜂窝平板结构在高达800℃的非线性热环境下的隔热性能进行实验研究,获得了蜂窝板结构的瞬态和稳态传热特性以及在多利不同温度下金蜂窝平板结构隔热效果的实验数据.在考虑结构内部蜂窝芯壁面间辐射、金属结构的传热以及蜂窝腔内空气传热的多重热交换条件下,采用三维有限元计算方法对蜂窝板的隔热特性进行了数值模拟,计算结果和试验结果的吻合性良好,验证了数值模拟方法的可信性和有效性,并为数值模拟方法能够在一定程度上较好地替代价格昂贵的气动热模拟试验打下了基础.讨论了在复杂非线性高温环境下金属蜂窝板隔热效率的变化,加热面温度的升降速度与隔热效率的关联性以及金属蜂窝板表面发射率的选取等问题,对高速飞行器金属蜂窝结构的热防护研究具有重要的参考价值.; 吴大方郑力铭潘兵王岳武孙冰牟朦; 关键词：蜂窝结构高温合金非线性

超高温、大热流、非线性气动热环境试验模拟及测试技术研究被引量：40: 2012年; 超高温、大热流、非线性气动热环境试验模拟技术及相应的极端高温环境力学测试技术,是高超声速飞行器防热材料和结构安全设计中事关研制成败的关键技术。本文介绍了自行研制的可实现高至210℃/s的极快非线性升温速率、能够生成高达2MW/m2的瞬态非线性热流密度、实现高达1500℃超高温氧化热环境的石英灯红外辐射式气动热环境试验模拟系统。基于这一性能优越的超高温气动热环境试验模拟系统,发展了如下超高温热环境力学测试技术:1)提出对环境光变化不敏感的主动成像数字图像相关方法,实现了C/SiC复合材料1550℃高温变形的非接触、全场光学测量;2)发展了1400℃超高温热/力联合试验环境下SiC/SiC复合材料结构的断裂特性试验测试技术。本文还简要介绍了高速巡航导弹翼面结构900℃高温热振联合试验,950℃高温非线性热环境下的蜂窝结构隔热性试验等研究内容。本文所发展的超高温气动热环境试验模拟技术和高温热环境力学测试技术,对航天航空领域高超声速飞行器的研制具有重要的军事工程应用价值。; 吴大方潘兵高镇同牟朦朱林王岳武; 关键词：高超声速飞行器气动热

数字体图像相关方法中基于迭代最小二乘法的物体内部变形测量被引量：13: 2011年; 本文提出一种基于迭代最小二乘法的亚体素位移测量算法。该算法模型结合了符合实际情况的线性灰度变化模型和线性位移映射函数,采用仅需变形后体图像一阶灰度梯度的迭代最小二乘法计算亚体素位移和位移梯度。由于该算法采用的模型符合实际情况,因而具有更高的位移测量精度和更广泛的适用性。此外,由于仅需变形后体图像的一阶灰度梯度,无需计算其二级灰度梯度,因此极大地减小了计算复杂性。计算机模拟实验显示基于迭代最小二乘的亚体素位移测量算法原理简单、易于实现,具有较强的抗干扰能力,可用于真实体图像内部三维变形的高精度分析。; 潘兵吴大方郭保桥

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中国航空科学基金(2011ZD51043)