摘要:针对当前风电叶片健康检测方法运维成本偏高、检测效率偏低，且在叶片损伤识别与定位上仍有局限的问题，本文提出基于双目视觉的非接触测量技术和叶片故障诊断方法。首先，针对大视场相机标定难题，在相机参数标定中使用逆深度化的BA(Bundle Adjustment)算法对双目视觉系统的外部参数进行非线性优化，提高在户外大视场应用场景下的三维空间位置测量精度。其次，探索了基于挠度测量的叶片损伤识别方法，该方法先通过拟合叶片的旋转平面完成坐标系转换以提取旋转叶片的法向变形信息，进而通过比较含裂纹和不含裂纹叶片的峰峰值差异确定叶片损伤裂纹的位置。最后，在长度为2.15 m的叶片实验模拟系统中，实现了叶片三维位移的测量和预制裂纹的定位检测，测量结果显示，裂纹定位误差为-0.05~0.05 m，测量结果较为理想，初步验证了所提出方法的可行性。

摘要:在通感一体光网络中，光缆作为核心传输介质，需兼具微小振动敏感性与强冲击防护性。然而，传统材料的固有特性难以调和这2个矛盾，成为制约通感一体光网络性能提升的瓶颈。为此，本文提出剪切增稠材料增强涂覆方法，在光纤表面交替涂覆剪切增稠液(STF)与剪切变硬胶(SSG)，以同步提升敏感性与防护性。光纤涂覆实验将STF和SSG交替涂覆6次，光纤直径从初始的240.599 μm增至279.032 μm；增强涂覆后光纤的平均测量灵敏度提升了75.1%，且抗冲击性能提高了40.6%。该结果表明，剪切增稠材料增强涂覆方法能有效解决光纤测量灵敏度与抗冲击性能的矛盾，将促进通感一体光网络的发展。

摘要:复杂产状的二维和三维断裂结构对岩石次生破坏的萌生、扩展与断裂具有重要影响。本文制备含非平行双裂隙的脆性类岩石石膏试样并进行单轴压缩试验，辅以声发射和数字图像技术监测试样次生破坏过程，得到以下主要结论：1)试样在单轴压缩工况下，二维裂纹扩展表现出典型的模式，即随着压应力增加，翼裂纹沿弯曲路径增长后逐渐沿平行主应力方向扩展，形成“机翼裂纹”的拉裂破坏，主导表面应变场和次生裂纹分布，同时三维裂隙的局部破坏出现较早且保持隐伏。2)声发射(Acoustic Emission，AE)监测分析表明，第1次AE爆发期以高烈度拉裂破坏为主，最终AE爆发期，拉裂破坏略多于剪切破坏，总体上拉裂破坏在试验中占主导。3)b值计算时选取的采样窗口和步长直接影响其评价结果，敏感性分析结果表明，精细分组能更好地保留极值，便于预测瞬时的剧烈破坏。4)以往裂隙二维简化研究的结论不适用裂隙三维环境，对断裂结构的赋存状态和密度的低估会导致高估岩石强度，从而在实际工程中存在安全隐患。

摘要:栅线投影轮廓术(Fringe Projection Profilometry，FPP)与数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)2种方法相融合的测量系统，结合了前者的时域测量和后者的空域测量优势，可实现时空域的高精度测量。在融合系统中，散斑图像噪声会严重影响系统测量精度，为此，本文提出了一种逐像素点的散斑图像噪声迭代抑制方法，并通过理论推导深入分析了该方法的降噪机理。首先，利用数值仿真分别研究了图像序列数量及噪声水平对方法性能的影响；然后，通过楔形块纯平移实验和亚克力梁四点弯实验进一步验证了方法的有效性；最后，实验结果与传统三维数字图像相关(Three-Dimensional Digital Image Correlation，3D-DIC)方法的结果对比表明，本文方法能够显著降低散斑噪声所引起的测量误差。数值仿真和实验结果证明了本文所提出的方法可以有效提高位移与应变测量的精度。

摘要:在轴承空腔内进行油、气润滑时，会产生一种油滴与壁面油膜碰撞的现象，这种现象会对轴承腔的润滑和传热产生重要影响。本文采用高速相机对油滴撞击结构壁面油膜进行可视化实验，通过改变壁面粗糙度、韦伯数对撞击后的冠状形态及动力学特性进行研究。结果表明：基于无量纲壁面粗糙度与韦伯数的关联特性，可将撞击形态划分为4种模态；飞溅现象由K-H(Kelvin-Helmholtz)不稳定性与P-R(Plateau-Rayleigh)不稳定性共同作用产生；无量纲壁面粗糙度与韦伯数的增大，会显著增强冠状边缘不稳定性，进而加剧飞溅程度。综上可见，无量纲壁面粗糙度与韦伯数对液滴撞击后的形态演化及动力学特性具有显著影响。

摘要:动态原位力学断层扫描是一种利用先进光源进行无损非接触式测量的手段，是实现材料在外场作用下内部结构演化三维图像实时捕捉的实验方法。该方法结合了原位力学实验和计算机断层扫描技术(Computed Tomography，CT)，已经成为实验力学领域中重要的原位在线表征方法。原位实验中材料内部结构演化速率与CT扫描时间存在矛盾；同时，稀疏角度采样导致的重建噪声，会影响力学指标的判断和提取。针对上述问题，本文进行了基于先验边缘结构引导的动态原位力学CT稀疏角度重建(Directed Total Variation，DTV)方法的研究，该方法通过引入卷积神经网络噪声学习方法，获得高质量边缘结构作为先验信息，从而引导全变分去噪方向，实现高质量的动态原位力学CT表征。与传统方法相比，图像整体重建质量、局部效果及边缘结构均获得改善。

摘要:材料的本构参数能够有效反映其在相关服役环境中的力学性能，通常需要采用相应的力学测试方法来获取，现有的宏观力学测试手段需将试样加工成特定形状尺寸，而压入法则可实现原位测试且试样加工简单。为了通过压入测试有效获取金属的力学参数，本文采用Instron万能材料试验机开展了紫铜和低碳钢的准静态球形压入测试，结合压入载荷-深度曲线及训练后的神经网络反演出2种金属的塑性本构参数，并将其与拉伸测试所得的本构参数进行对比。结果表明，基于神经网络与球形压入测试所得紫铜的屈服强度为307.6 MPa、应变硬化系数为69.7 MPa、应变硬化指数为0.338 1，低碳钢的屈服强度为269.4 MPa、应变硬化系数为541.4 MPa、应变硬化指数为0.474 3，这些数值与拉伸测试表征所得相应结果的最大相对误差仅为4.22%，证明了基于神经网络与球形压入测试反演金属塑性参数方法的有效性。本文的相关研究可为有效获取金属和合金的力学性能参数提供参考。

摘要:准噶尔盆地永进地区齐古组储层埋藏深、储层致密、渗透率低，需要通过压裂改造才能形成工业油流，而厘清岩石的物理力学性质、压裂裂缝扩展影响因素，有助于提高致密油气开发效率。为此，本文通过岩石力学试验，研究了基于损伤模型的致密砂岩水力压裂裂缝扩展力学机理。研究结果表明：稳定扩展压力随着弹性模量的上升而略微上升，水力压裂裂缝延伸长度随着弹性模量的增大而增大，但水力压裂裂缝宽度随着弹性模量增大而减小；稳定扩展压力与破裂压力随着泊松比的增大而减小，水力压裂裂缝的宽度也随着泊松比的增大而减小，但泊松比的影响远低于弹性模量的影响；注液点峰值压力和稳定扩展压力均随着抗拉强度的增大而增大；水力压裂裂缝的宽度也随着岩石抗拉强度的增大而增大。

摘要:为满足电子散斑干涉方法对不可重复变形中三维变形及应变的同步测量需求，本文提出了采用三波长激光散斑干涉方法同步测量三维全场变形，并直接使用数值差分计算方法快速确定全场全应变值的技术。利用红、绿及蓝三色激光同步传感试样表面的离面和2个面内变形，并由1个3CCD相机记录彩色散斑干涉图；通过色彩分离和四步相移方法获取三维变形的定量信息，对包含变形信息的图像进行滤波处理后，直接采用数值差分确定出全场全应变分量值；文中还通过对典型试样的变形测量与应变分析展示了该方法的处理过程及其有效性。

摘要:为了研究粗糙度对花岗岩-混凝土试件剪切力学性质的影响规律，首先采用劈裂法制得花岗岩结构面，使用激光三维形貌仪扫描获得其节理粗糙度系数，并在结构面上浇筑混凝土制成花岗岩-混凝土黏结试件；然后进行剪切试验并同步进行声发射监测。剪切试验结果表明，不同粗糙度的花岗岩-混凝土黏结界面的剪切应力-应变曲线大致趋势一致，试件的剪切破坏模式有所不同；随着粗糙度的增大，试件的剪切软化特征越来越明显，且峰值剪切强度逐渐增大。剪切过程中的同步声发射监测表明，声发射能量及振铃计数都随着粗糙度的增大呈增大趋势，声发射特征值随着粗糙度的增大而减小。本文研究结果可为揭示工程中花岗岩-混凝土黏结界面剪切破坏规律提供参考依据。

摘要:为探究多场耦合作用下煤层气储层井壁失稳机理，自主研发了一套煤层气井围岩形变可视化真三轴物理模拟试验装置，该装置主要由试件夹持与应力加载机构、温度加载系统、孔隙压力加载系统、钻井模拟系统和数据采集系统组成。装置特点如下：1)可模拟煤层气储层真三轴应力、地层温度和孔隙气体压力等地质力学环境。2)可通过高精度钻杆注水循环与环空压力,同步控制模拟钻井液循环和井眼环空液柱压力，开展煤层钻进过程中井周煤岩力学行为动态监测试验。3)可采用针孔摄像头伸入井眼实时监测井眼变形破坏过程。4)可集成试样制备和试验功能，简化应力加载系统，功能全面且轻便简洁。5)可实现储层井周应力、温度、孔隙压力、局部应力、井眼变形可视化等多信息并行监测。本文采用该装置进行了应力和温度变化条件下煤层气井眼变形模拟试验，结果显示：随着钻井液与试件温度差增大，井眼变形破坏加剧，尤其在试件温度高于钻井液温度时更明显；随着主应力差增大，井眼变形分为初期缓慢变形阶段、中期快速变形阶段和后期稳定变形阶段3个阶段，中间加速变形阶段变形速率最显著。

摘要:以国产第二代镍基单晶高温合金DD6为研究对象，针对航空发动机涡轮叶片薄壁特征对DD6合金超高周疲劳性能的影响开展实验研究。首先，采用有限元方法自主设计了分别适用于室温和高温条件下的3种厚度(0.5、1.0、1.5 mm)的薄壁试样；然后，建立针对单晶薄壁试样的高温超高周振动疲劳实验系统，通过该系统分别开展薄壁试样在室温(25 ℃)和850 ℃条件下的超高周振动疲劳实验，获取了最高循环数达1010^{9周的疲劳应力-寿命曲线(S-N曲线)，并将相同温度下超高周振动疲劳实验结果和旋转弯曲疲劳实验结果进行了对比；最后，开展了厚度和温度对薄壁试样疲劳性能影响的分析。超高周疲劳实验结果表明：室温条件下0.5 mm薄壁试样的疲劳强度相较于其他2种厚度试样的疲劳强度并未见明显弱化，且薄壁试样的高周疲劳强度和旋转弯曲疲劳强度基本一致；而在850 ℃时，0.5 mm薄壁试样的疲劳强度明显低于其他2种厚度试样的疲劳强度，表现出明显的薄壁效应，且在超高周疲劳区间内表现尤为显著；850 ℃条件下1.0 mm和1.5 mm薄壁试样的疲劳性能与相同温度下旋转弯曲疲劳性能接近。}