【摘 要】
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在很多实际工况下,物体会同时发生非局部化变形和局部化变形。考虑到局部DIC方法的较低的局部化变形测量精度和全局DIC方法的较低的测量效率,针对局部化出现后的变形,为了同时确保较高的测量精度和效率,本文提出了一种全局与局部匹配相结合的局部化变形测量DIC方法。首先,通过虚拟剪切带形成的数值实验,对比了全局DIC方法和局部DIC方法的测量结果,分析了全局DIC方法的局部化变形测量适用性;然后,通过虚拟
【基金项目】
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采动诱发断层失稳的精细光学测量和连续-非连续介质力学分析方法研究及应用.国家自然科学基金,编号:51574144;
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在很多实际工况下,物体会同时发生非局部化变形和局部化变形。考虑到局部DIC方法的较低的局部化变形测量精度和全局DIC方法的较低的测量效率,针对局部化出现后的变形,为了同时确保较高的测量精度和效率,本文提出了一种全局与局部匹配相结合的局部化变形测量DIC方法。首先,通过虚拟剪切带形成的数值实验,对比了全局DIC方法和局部DIC方法的测量结果,分析了全局DIC方法的局部化变形测量适用性;然后,通过虚拟剪切带形成的数值实验和土样的双轴压缩实验,对比了局部DIC方法、亚像素初值的九节点全局DIC方法和提出方法的测量结果,验证了提出方法的有效性;最后,利用提出方法观测了多个双轴压缩土样的变形破坏过程,测量了剪切带的变形。研究得到的主要结论如下:(1)在虚拟剪切带形成的数值实验中,全局DIC方法的局部化变形测量精度高于局部DIC方法的局部化变形测量精度;在保证测量精度的前提下,全局DIC方法的测量效率仅为局部DIC方法的测量效率的30.23%~58.60%,随着测点间隔的增大,两者的差距增大;当单元尺寸合适时,在四节点全局DIC方法、五节点全局DIC方法、八节点全局DIC方法和九节点全局DIC方法中,九节点全局DIC方法的局部化变形测量精度最高;单元尺寸的增大会导致九节点全局DIC方法的局部化变形测量精度有所降低,但不影响非局部化变形测量精度。(2)在虚拟剪切带形成的数值实验和土样的双轴压缩实验中,利用提出方法测量局部化出现后的变形,可以同时确保较高的测量精度和效率。当尺寸合适时,提出方法在增加少量测量耗时的情况下可保证局部化变形的测量精度,测得的剪切带内最大剪切应变的最大值更大;提出方法和亚像素初值的九节点全局DIC方法比局部DIC方法更适于测量局部化出现后的变形,但提出方法在测量效率方面更具优势。(3)对于多个双轴压缩土样,利用提出方法测得的剪切带的宽度仅为利用局部DIC方法测得的剪切带的宽度的44.44%~88.89%。在剪切带的行进路线上,最大剪切应变的最大值通常越来越小。随着纵向应变的增大,最大剪切应变和最大主应变的变异系数先减小后增大,最小主应变的变异系数先增大后减小,根据最大剪切应变的变异系数可以准确地判别应变局部化发生的时刻。该论文有图53幅,表6个,参考文献93篇。
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