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本文着重对光测力学方法发展的前沿,即数字化光测力学方法中的几个有学术和应用价值的问题作了探讨和研究。论文除涉及理论、方法、数字化和在船用柴油机零部件无损检测等方面的有价值的应用外,还应用上述成果推出一系列新的数字化光测力学仪器产品。归纳起来,论文在数字化光测力学方法研究及应用上取得如下四部分的创新成果:
(1)论文提出并实现了双波长电子散斑干涉的同时面内位移测量;利用独特的自动载波器实现了空间相移和数字化;提出干涉滤色镜和非干涉滤色镜相结合的分光系统:将氦氖红激光与固体泵浦绿激光作为双波长的光源;利用两套CCD成像系统同时并直接测量u场和v场;利用该系统成功的对典型试件、有预制裂纹的三点弯曲梁进行了应用研究;特别是还将时间相移和空间相移测量结果进行了比较,证明空间相移对于工程应用也是一种实用而可靠的方法。并将双波长同时面内位移散斑干涉仪对柴油机零部件连杆进行了的成功应用研究。
(2)小剪切量的电子剪切散斑干涉法可得到位移梯度,而大剪切量的电子剪切散斑干涉法可得到位移,但两者在机理上相似。本文将两者在时间和空间相移产生机理、光路、公式推导等方面进行了统一,再使之仪器化、自动化和数字化。并将大、小剪切数字化电子散斑干涉仪对柴油机泵体进行了成功应用。
(3)提出并实现了用电子散斑干涉结合全息光弹性获取等和线的方法。将电子散斑干涉方法应用到透明材料的等和线条纹和位相的获取上,并进行了理论分析。利用电子散斑干涉时间相移测量光路得到了数字化的等和线结果。这样,不但摒弃了传统全息光弹获取等和线需要繁琐的显定影、光学变换等步骤,而且使全息光弹性的结果实现了数字化。并应用相移电子散斑干涉技术对柴油机齿轮部件进行了成功应用。
(4)将数字图像相关这种非条纹技术应用到现场拉伸试件的位移测量及热载荷下细观芯片焊点的检测中。证明该方法适用范围广,稳定性好,适合现场测量。为使数字图像相关法应用于芯片焊点上,在长距离工作显微镜、温度控制加热、LED 冷光源三个技术关键上取得进展,成功将数字图像相关法推广到细观和热载荷测量领域。并介绍了数字图像相关技术在柴油机挠性杆部件上的成功应用。
上述四项成果均分别有有限元计算、理论公式、标准试件或模型试件实验等辅助方法作了验证,使得文中涉及的数种方法更具说服力。而且,在仪器化的过程中,特别注意自动化、结构紧凑、好的操作性和实用性。