一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法技术

本发明专利技术提出了一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法，该方法只需通过在用于包裹圆柱体试件的橡皮膜表面布设可用软件识别的标记点阵，并通过摄影测量的方法来获得所有标记点在试验开始前，试验过程中，以及实验结束时的三维位置，通过标记点阵在试验开始前的初始位置分析来自动建立三角网格并进一步计算获得试件在不同形态下的体积和应变云图。该方法主要优点在于：造价低、操作简单、逻辑清晰、精度和效率高。该方法解决了应力‑应变测试实验试件变形测量的难题，为深入分析试件的不均匀变形，不均匀变形对材料应力‑应变特性的影响提供了一个可靠有效的工具。

【技术实现步骤摘要】
一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法
本专利技术涉及材料应力-应变性能测试
，尤其涉及一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法。
技术介绍
应力-应变特性测试(包括单轴和三轴)是一种普遍使用的材料性能评价手段。传统的应力-应变特性测试过程需要计算所施加的应力和试件的应变来获得相应的应力-应变曲线。为计算试件的应力和应变，试验过程需要对试件的轴向变形以及总体体积变化进行监测。基于均匀轴向变形的假设，根据总体体积和试件的高度变化，就可以得出试件的平均截面积并计算得到平均应变；进一步，结合所施加的力，可计算得到试件内部的平均应力。然而，由于试件制样过程所带来的不均匀性以及试验加载装置端部约束的影响，真实的应力-应变特性测试过程中总是会伴随着不均匀的试件径向和轴向应变。因此，传统的应力-应变特性测试方法所使用的平均应力和应变不能精确地解释和说明试件复杂的应力-应变特性。近年来，科研工作者正寻求测量试件在应力-应变性能测试过程中变形的不均匀性来为深入分析应力-应变特性测试结果服务。Bhanhari等2012年本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法，其特征在于用印有标记点阵的橡皮膜包裹待测试件，通过摄影测量手段自动获得试件表面标记点阵在初始状态、试验过程中、和试验完成等时刻的三维位置，建立圆柱体试件表面标记点阵的三角网格，对网格进行计算分析来获取的试件的体积和应变云图。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法，其特征在于用印有标记点阵的橡皮膜包裹待测试件，通过摄影测量手段自动获得试件表面标记点阵在初始状态、试验过程中、和试验完成等时刻的三维位置，建立圆柱体试件表面标记点阵的三角网格，对网格进行计算分析来获取的试件的体积和应变云图。


2.根据权利要求1所述的一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法，其特征在于所采用的橡皮膜表面有以点阵形式布设的标记点，标记点各自不同，可通过软件识别，且每个标记点有唯一对应的点号，标记点的点号在橡皮膜上可以是有序或无序排列的，标记点阵是直接印在橡皮膜上的，打印所用的墨液具有防水和防油性能，体积和应变测量精度可通过调节点阵的疏密来实现。


3.根据权利要求1所述的一种自动获取圆柱体试件在加载过程中体积和应变云图的方法，其特征在于三角网格的建立通过如下步骤实现：
(1)获取试件在初始状态(未变形的圆柱体)，总体笛卡尔坐标系下的所有试件表面标记点的三维位置。
(2)建立一个局部的笛卡尔坐标系(该坐标系的y轴方向与试件的中轴线一致，坐标原点位于试件地面的中心位置)，通过最小二乘法来计算来获取实现坐标系的转换所需要的三个转角a，b，c和坐标系原点的平移值x，y，z，根据三个转角和坐标系原点平移值来将所有试件表面标记点在总体坐标系里的坐标值转换成局部笛卡尔坐标系里的坐标值。
(3)根据标记点阵获得其对应的二维点阵的行号r和列号c，搜索获取拥有最大y值的标记点，该点称为起始点1，计算起始点与剩下所有标记点的距离并对距离进行从小到大的排序，取距离最小的三个点并分别求出三个点与该点连线的方向向量以及该点与y轴连线和起始点与y轴的连线在垂直于y轴的平面上所形成的角度(以起始点与y轴的连线为基准，往逆时针方向角度形成的角度为正)，获取向量方向与y轴反方向最接近的点，该点为起始点紧邻下方的点阵2。
(4)计算点阵2与剩下所有点的距离并对距离进行排序，取距离最小的四个点并分别求出四个点与该点连线的方向向量，获取出向量方向与y轴反方向最接近的点，该点即为起始点紧邻下方的点3，重复该步骤直到找到所有位于该列的点(即点号从1至r的点)，获取与起始点形成的角度最小的点，该点为起始点紧邻右侧的点m+1，重复该步骤直到找到所有位于该行的点(即点号为1，r+1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，路毅，蔡阳，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32