基于高速視覺的微納尺度材料動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法研究.pdf

1、模量和內(nèi)耗是研究材料性質(zhì)的兩個(gè)重要的動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)，其中內(nèi)耗直接反映了材料的缺陷屬性。盡管微納尺度材料模量測(cè)量理論相對(duì)成熟，但傳統(tǒng)的內(nèi)耗測(cè)量技術(shù)僅針對(duì)固體大尺度試樣，無法用于微納尺度材料內(nèi)耗測(cè)量。國(guó)內(nèi)外針對(duì)微納尺度材料的內(nèi)耗測(cè)量方法，存在測(cè)量精度低、測(cè)量頻率難以控制、測(cè)量頻率范圍窄以及無法測(cè)量?jī)?nèi)耗頻率譜等問題。本文提出的基于高速視覺的非接觸式動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，是通過高性能的圖像獲取系統(tǒng)及顯微平臺(tái)的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)微納尺度材料的模量和內(nèi)耗獲

2、取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法的測(cè)量效果好、頻譜寬，且系統(tǒng)具有良好的可拓展性。
　　本文的主要工作和研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)對(duì)比國(guó)內(nèi)外關(guān)于微納尺度材料模量和內(nèi)耗的測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出基于高速視覺的微納尺度材料動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，完成測(cè)量理論的論證和計(jì)算方法的推導(dǎo)。
　　(2)完成基于高速視覺方法測(cè)量系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)并搭建硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)纖維試樣的振動(dòng)激發(fā)測(cè)量方案，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)過程中高幀率圖像序列的采集和測(cè)量。
　　(3)

3、分析相關(guān)圖像處理算法和數(shù)據(jù)擬合方法，提出基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法的纖維目標(biāo)提取算法和基于最小二乘的振動(dòng)曲線擬合方法，實(shí)現(xiàn)了低頻內(nèi)耗計(jì)算、纖維長(zhǎng)度測(cè)量、固頻提取以及高頻內(nèi)耗計(jì)算。
　　(4)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的可行性和有效性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)模量和內(nèi)耗的無接觸式測(cè)量。
　　本文研究工作的創(chuàng)新之處:
　　(1)測(cè)量思想創(chuàng)新:提出了一種獲取微納尺度材料動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)的新方法，利用高速視覺實(shí)現(xiàn)了對(duì)試樣模量?jī)?nèi)耗的非接觸式測(cè)量