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基于光弹法的光纤轴向残余应力检测研究
2024年
光纤的残余应力会影响其光学性能和机械特性,文中开展了基于光弹法的光纤轴向残余应力检测研究。建立光纤的光弹模型,利用琼斯矩阵分析光弹图中的光强分布特征,考虑残余应力导致的双折射相位差范围小的特点通过最小光强法进行相位提取,并仿真验证了相位提取算法的准确性,在待测相位不超过±5°条件下理论相位误差小于±0.02°;结合三次样条插值进行相位信息到应力结果的重建,获得的实验结果与商用仪器对比,除商用仪器在部分应力区域存在较大突变外,其余区域二者应力分布特征基本一致。
张国庆常素萍茅昕卢文龙
双波长大口径液晶光弹性测量仪研制
2024年
提出了一种基于双波长椭圆偏振光测量光弹性应力的方法,采集两种相近波长照明下、特殊液晶旋光角度下透过待测样品的光强分布图像,对其进行一系列计算处理,得到待测样品的应力分布。利用双波长LED和液晶旋光板等先进光源和先进光调控器件,发明了一个可以测量样品中应力分布的光学仪器。进行了相关的实验测量,并与传统的六步相移方法做了实验对比验证了该方法的有效性,相对误差达到2.85%。且所研究的光弹性液晶测量仪结构简单、操作快速,不需要复杂的机械旋转等手动调控。仪器分辨率达到0.25 mm,符合光弹性测量标准。
陈昱志邢童璐林强刘诚朱健强
关键词:应力液晶椭圆偏振光
数字光弹性中六步混合相移技术
2023年
数字光弹性应力分析中常用相移法确定等倾线和等差线,最广泛应用的是十步相移法,针对单色光入射引起的等倾线耦合等差线的问题,增加采集白光入射4幅图像,使用不同光弹图像集分别计算等倾线和等差线,测量精度更高但操作复杂、效率较低。本文提出一种优化的六步混合相移方法,将十步相移法的6+4测量方法缩减为3+3的六步测量方法。用仿真模拟实验对本文方法进行误差分析,验证了其具有良好的抗噪性能和相移误差抗干扰能力。真实实验结果表明:与传统六步相移法相比,本文方法有效解决了等倾线耦合等差线以及波片失配误差的问题;与十步相移法相比,本文方法与其等倾线平均偏差约为0.01 rad,等差线平均偏差约为0.09 rad,在提高40%采集效率的同时保证了测量精度。
邱川陈念年巫玲范勇刘光海
关键词:物理光学相移法等倾线等差线
High-precision stress determination in photoelasticity被引量:1
2022年
Stress separation is usually achieved by solving differential equations of equilibrium after parameter determination from isochromatics and isoclinics.The numerical error resulting from the stress determination is a main concern as it is always a function of parameters in discretization.To improve the accuracy of stress calculation,a novel meshless barycentric rational interpolation collocation method(BRICM)is proposed.The derivatives of the shear stress on the calculation path are determined by using the differential matrix which converts the differential form of the equations of equilibrium into a series of algebraic equations.The advantage of the proposed method is that the auxiliary lines,grids,and error accumulation which are commonly used in traditional shear difference methods(SDMs)are not required.Simulation and experimental results indicate that the proposed meshless method is able to provide high computational accuracy in the full-field stress determination.
Zikang XUYongsheng HANHongliang SHAOZhilong SUGe HEDongsheng ZHANG
关键词:PHOTOELASTICITY
Determination of the full-field stress and displacement using photoelasticity and sampling moirémethod in a 3D-printed model
2022年
The quantitative characterization of the full-field stress and displacement is significant for analyzing the failure and instability of engineering materials.Various optical measurement techniques such as photoelasticity,moiréand digital image correlation methods have been developed to achieve this goal.However,these methods are difficult to incorporate to determine the stress and displacement fields simultaneously because the tested models must contain particles and grating for displacement measurement;however,these elements will disturb the light passing through the tested models using photoelasticity.In this study,by combining photoelasticity and the sampling moirémethod,we developed a method to determine the stress and displacement fields simultaneously in a three-dimensional(3D)-printed photoelastic model with orthogonal grating.Then,the full-field stress was determined by analyzing 10 photoelastic patterns,and the displacement fields were calculated using the sampling moirémethod.The results indicate that the developed method can simultaneously determine the stress and displacement fields.
Zhangyu RenQi ZhangYang JuHuimin Xie
关键词:PHOTOELASTICITY
3D打印模型在光弹性法教学中的应用研究被引量:3
2022年
本文将3D打印技术引入光弹性法的教学中,解决了传统技术制作光弹模型时成型周期长、试样初始残余应力较大等问题。以圆盘为例,详细介绍了3D打印光弹模型的制备过程。基于光弹系统测量得到了对径受压模型内部的等倾线、等色线相位和条纹值。制备了含不同形状孔隙的教学模型,丰富了课堂内容。展示了数字模型设计、物理模型制备、光弹条纹图采集、应力场提取等过程,有助于学生对光弹材料制造过程、测试原理与核心技术的理解。
任张瑜谢惠民鞠杨
关键词:光弹性法相位计算
单像素成像的数字光弹研究被引量:1
2022年
数字光弹是光测力学中进行应力分析的重要方法,其核心是通过数字图像处理的方式确定等倾线和等差线参数并获得对应的相位图。传统的数字光弹使用面阵相机拍摄得到光弹性条纹图像,但是通常在特殊波段尤其是在非可见光波段中适用的面阵相机普遍比较昂贵、制造成本也相对较高。本文提出在数字光弹中引入一种具有低成本、高成像质量优势的成像方法——单像素成像技术,通过计算重构的方式获得了光弹性条纹图像,基于数字光弹中经典的六步相移法确定了等倾线和等差线的相位图;并以对径受压圆盘进行实验,验证了所提出方法的可行性。
黄晓宇邓华夏管擎天高夕成马俊凌星马孟超钟翔
关键词:相移法等倾线等差线
基于多步相移拟合的显微红外光弹系统研制
2022年
半导体电子器件的内部应力信息对于分析器件失效和材料破坏十分重要。红外光弹可能成为半导体材料与器件内部应力实验分析的有效手段。本文面向半导体材料与器件内部应力的定量表征,以近红外激光为光源,围绕多步相移拟合图像分析方法,通过选择分析核心部件和开发自动控制装置,研制了显微红外光弹系统。本文将该系统用于表征硅材料的内部应力场,并将分析结果与理论值和六步相移法计算结果进行对比,验证了所研制系统的可靠性,并展示了基于多步相移配合拟合识别的图像分析方法,相比已有技术对于分析因应力小或样品薄导致无整数级条纹出现的光弹图像具有较高的分析精度。
富东慧丁琦王苗菁何全燕仇巍
关键词:半导体内部应力
V形裂隙类岩石材料单轴压缩光弹性试验被引量:6
2020年
天然岩体内交叉裂隙按几何形状可分为X形、T形与V形等,其中V形裂隙可以近似看作前两者在“短交叉”情况下的特殊形式,其裂纹扩展破坏规律与其他两种形式存在显著不同。为了探究V形裂隙在荷载作用下对于岩体损伤破坏规律的影响,开展了不同裂隙倾角的类岩石材料单轴压缩光弹性试验,根据应力-光学定律计算试件表面的应变场,分析V形裂隙岩体的损伤破坏规律。结果表明,岩体强度随裂隙倾角增加而增加,但增长速度不断减小,并建立了裂隙倾角与单轴强度的拟合曲线;V形裂隙岩体裂纹扩展首先发生在非交叉端,随后在交叉端产生沿加载轴向的裂纹,当裂隙倾角不大于45°时,随着荷载增加在两个非交叉端之间也会产生宏观裂纹。
周慧颖李树忱李阳李阳
关键词:裂隙岩体类岩石材料单轴压缩光弹性法
浅析光弹性法在增压器叶片强度分析上的应用被引量:1
2017年
为了研究某型号涡轮增压器的涡轮叶片工作时受载荷情况,采用模型技术制造的环氧树脂叶片来取代真实叶片,并安装到涡轮上.采用合适的加载方式,使得叶片能模拟工作时的状态.环氧树脂的特性是可以将载荷以条纹的形式固化在其中.当载荷卸去后,获得的光弹性模型可切片以进行光弹性应力分析,获得模型内部应力,从而可方便的对涡轮叶片的强度进行全面研究.
陆鹏张士中李祁莲高丽娜
关键词:涡轮叶片光弹性