数字图像相关方法的研究及其在混凝土疲劳实验中的应用

摘要

本文介绍了数字图像相关测量方法的基本原理和实验技术。具体实现过程中，对变形前后的两幅数字化的散斑图像进行相关识别，通过相关运算，最终实现面内位移场的测量。从数字图像相关方法的原理出发，运用数字图像技术、亚像素技术，以C++语言为主开发出了数字图像相关测量软件。通过典型实验对数字图像相关测量软件进行验证，实验结果证明了该方法的正确性和可靠性。并且进行了误差分析，从理论和实验两方面对各种误差产生的原因进行了分析，提出了相应的消除误差或抑制误差的有效措施。 首次，将数字图像相关方法应用于混凝土疲劳实验的变形测量，并和电测法相结合。通过对8根不同掺合料的高性能混凝土梁进行抗弯静载实验和疲劳实验，研究不同掺合料对混凝土疲劳性能的影响。利用数字图像相关方法计算得到混凝土在疲劳荷载下的位移场、应变场分布，可以预测疲劳主裂纹起裂的位置，定性判断混凝土试件在疲劳荷载作用下性能劣化情况；并与电测法的结果进行比较和分析，得到了混凝土的受拉应变、跨中挠度、弹性模量随重复荷载次数变化的规律。同时验证了数字图像相关测量方法可以应用于混凝土疲劳实验的测量，为混凝土的疲劳研究提供较可靠的实验数据，并且为后续的有限元分析提供相关实验参数，对混凝土疲劳断裂性能的研究具有重要意义。

目录

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声明

第一章绪论

1.1数字图像相关测量方法的国内外研究现状

1.1.1国外研究现状

1.1.2国内研究现状

1.2混凝土疲劳

1.2.1混凝土疲劳的研究现状

1.2.2混凝土疲劳实验的测试方法

1.3本文的研究目的和意义

1.4本文的主要研究内容

第二章数字图像相关方法概述

2.1概述

2.2数字图像相关方法的种类

2.3数字图像相关基本原理

2.3.1计算原理

2.3.2相关系数的几种形式

2.4搜索方法的讨论

2.4.1搜索算法

2.4.2搜索方法的种类

2.5数字图像相关中的亚像素定位技术

2.5.1相关搜索的亚像素灰度插值法

2.5.2相关系数曲面拟合、插值法求解亚像素位移

2.5.3基于梯度的亚像素位移算法

2.6存在的问题

第三章数字图像相关方法的程序实现和验证实验

3.1 VISUAL C++的优势

3.1.1关于 Visual C++

3.1.2面向对象的程序设计方法的采用

3.1.3强大的MFC优势

3.1.4丰富的技术资源

3.2数字图像相关方法的程序编制

3.2.1相关迭代法

3.2.2相关搜索法

3.3数字图像相关方法的验证实验

3.3.1模拟散斑平移实验

3.3.2铝梁四点弯曲实验

3.3.3钢索振动实验

3.3.4大角度转角实验

3.3.5小角度转角实验

3.4数字图像相关方法的误差分析

3.4.1系统误差

3.4.2随机误差

3.4.3图像的后处理

3.5本章小节

第四章混凝土疲劳实验

4.1混凝土疲劳基本理论

4.1.1混凝土疲劳基本概念

4.1.2疲劳的分类

4.1.3土木工程中的疲劳试验

4.1.4混凝土的疲劳变形发展规律

4.2混凝土静载抗弯实验

4.2.1实验目的

4.2.2试件的原料和制作

4.2.3实验过程

4.2.4实验结果和分析

4.3混凝土疲劳实验

4.3.1实验概况

4.3.2实验目的

4.3.3实验装置

4.3.4实验步骤

4.3.5疲劳实验结果

4.4本章小节

第五章全文总结和展望

5.1本文总结

5.2对于以后工作的展望

参考文献

致谢