使用拍照手机的数字图像相关测量系统在实验力学教学中的应用

摘要

为了加深对力学知识的理解以及激发学生对实验力学的兴趣,本文介绍了基于拍照手机和二维及三维数字图像相关方法相结合的变形测试方法.首先以经典的单向拉伸实验为例,应用拍照手机和二维数字图像相关法测量了铝合金试样的载荷?应变曲线,井引入"补偿法"思想消除手机成像系统的成像误差以实现高精度的应变测量.随后,利用基于单个拍照手机和伪立体视觉成像的三维数字图像相关系统测量了规则圆柱面和非规则曲面的三维形貌,井测量了充气球体在放气过程中形貌变化和三维全场变形.实验结果直观地显示了充气球体表面在放气过程中的变化规律.这种易于获取、低成本且便携性好的数字图像相关测量系统不仅大大减少了系统搭建的硬件投入,更提高了实际测量的便利性和效率,因此有助于在条件有限的高等院校和研究机构中开展实验力学教学.