微尺度数字图像相关方法和技术研究

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1、分类号O348.1密级公开UDC531编号10299S1323009微尺度数字图像相关方法和技术研究Researchonmethodsandtechnologiesofmicro-scaledigitalimagecorrelation指导教师朱建国副教授作者姓名何广龙申请学位级别硕士专业名称固体力学论文提交日期2016年月论文答辩日期2016年月日学位授予单位和日期江苏大学年月日答辩委员会主席评阅人2016年6月学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论

2、文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引

3、用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月江苏大学硕士学位论文摘要在现代光力学测量中，数字图像相关法具有适用范围广、对实验条件要求低、非接触、精度高等优点，是一种简单、实用、有效的全场位移与应变测量方法，被广泛应用到实验力学及其他学科领域。随着现代微加工技术的不断发展，材料和器件越来越向微小型化发展，迫切的需要发

4、展微观尺度数字图像相关方法和技术。散斑作为数字图像相关中的变形传感元件反映材料或结构的变形，其质量的好坏将直接影响光学测量结果的准确性，因此制备高质量的散斑在光学测量中起着十分重要的作用。其次，借助显微镜平台，数字图像相关法可以实现微尺度下的变形测量，但是必须研究显微镜镜头失真导致图像畸变问题，否则将会对测试结果带来较大的误差。针对这两个问题，本文主要开展的研究工作有1）针对高倍显微镜下的镜头畸变影响，采用一阶畸变函数和三阶畸变函数对畸变图像校准，通过微散斑图和正交光栅模板做刚体平移实验，建立相应的畸变模型，并确定畸变系数。结果表明，一

5、阶函数矫正后误差降低56.3%，三阶矫正后误差降低81.3%，相对误差降低了25%，三阶畸变函数能够有效地实现高倍显微镜下镜头畸变的矫正。2）发展了一种基于离心甩胶技术的微散斑制作方法。用散斑的平均灰度梯度和团聚率作为散斑质量的评价方法，研究了温度、离心速度、固化时间等参数对散斑图的影响，找到了最优的微散斑制作工艺参数，实现了微散斑膜的制备，并且可以方便地将散斑膜转移到试件表面。该方法的优点是可以制作大面积散斑、散斑颗粒大小和分布可控、对试件表面适应性好、工艺简单、花费低、易操作。3）对微尺度数字图像相关方法和技术进行了验证实验研究和应

6、用研究。经过微尺度平移对比实验，结果表明微散斑的测量误差为1.5%。通过拉伸实验测量铝试件的弹性模量，验证了微尺度数字图像相关方法有效性和可靠性。将微散斑应用于带有微小缺口的亚克力板表面和涂层界面（涂层600µm厚），成功地获得了小于2mm视场范围内的裂纹尖端应变场，可用于材料与结构的力学性能表征。关键词：数字图像相关，镜头畸变，散斑图，微尺度，变形测量I微尺度数字图像相关方法和技术研究AbstractInmodernopticalmeasurement,digitalimagecorrelationisasimpleandeffect

7、ivemethodformeasuringfull-fielddisplacementandstrainandiswidelyusedinexperimentalmechanicsandotherareas.Ithasvariousadvantages,suchasawidescopeofapplication,lowrequirementsforexperimentalconditions,non-contactmeasurementandhighaccuracy.Theongoingdevelopmentofmicromachini

8、ngtechnologypromotesthedevelopmentofmicromaterialsanddevices.Therefore,thereisanurgentneedtodevelopnewm