书籍详情
数字图像相关技术在复合材料本构参数识别中的应用
作者：刘刘，贺体人
出版社：冶金工业出版社
出版时间：2021-04-01
ISBN：9787502488109
定价：¥86.00
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内容简介
本书基于数字图像相关技术和有限元模型修正技术，提出通过短梁剪切实验，实现同时获得单向正交各向异性复合材料层合板主方向平面内多个力学性能参数的新方法，进而系统地研究了实验过程中实测位移误差对识别得到的材料力学性能参数不确定性的影响规律。实验方法可进一步用于二维平面编织高铝纤维硅氧铝基复合材料的面内非线性本构模型参数的识别。研究成果可促进固体力学、实验力学、计算力学和材料科学的综合交叉和有机融合，对复合材料本构行为分析、损伤识别和优化设计具有重要的工程应用价值。本书既可作为从事复合材料开发、结构性能分析、评价和实验的技术人员的参考书，也可作为高等工科院校力学专业的教学参考书。
作者简介
暂缺《数字图像相关技术在复合材料本构参数识别中的应用》作者简介
目录
1 绪论
1.1 引言
1.2 连续介质运动学描述框架
1.3 固体力学基本公式
1.3.1 线动量和角动量守恒（平衡方程）
1.3.2 变形的运动学
1.3.3 本构方程
参考文献
2 复合材料宏观力学行为分析
2.1 单层复合材料宏观力学性能
2.1.1 各向异性材料的宏观力学行为
2.1.2 工程弹性常数的范围
2.1.3 单层复合材料沿任意方向的应力一应变关系
2.2 正交各向异性复合材料力学性能实验基本方法
2.2.1 正交各向异性单层复合材料强度的概念
2.2.2 单层复合材料拉伸力学性能实验测试方法
2.2.3 单层复合材料压缩力学性能实验测试方法
2.2.4 单层复合材料面内剪切力学性能测试方法
2.2.5 单向复合材料层合板层间剪切力学性能测试方法
2.3 复合材料层合板的宏观力学行为分析
2.3.1 概述
2.3.2 层合板的刚度
2.3.3 层合板的柔度
2.3.4 层合板的刚度矩阵的几种典型特例
参考文献
3 数字图像相关方法（DIC）基础
3.1 引言
3.2 图像匹配概述
3.2.1 孔径问题
3.2.2 对应性问题
3.2.3 散斑图
3.3 图像匹配的基本方法
3.3.1 差分法
3.3.2 模板匹配法
3.4 子区形函数
3.4.1 多项式形函数
3.4.2 立体匹配的形函数
3.5 图像匹配优化准则
3.5.1 光照强度偏移
3.5.2 光照强度比例变化
3.5.3 光照强度的偏移和比例变化
3.6 高效算法
3.6.1 高效平面运动更新法则
3.6.2 一般形函数的推广
3.7 图像匹配偏差
3.7.1 插值偏差
3.7.2 噪声误差
3.8 统计误差分析
3.8.1 一维统计误差分析
3.8.2 协方差矩阵的置信裕度
参考文献
4 数字图像相关方法辅助的复合材料单向层合板非线性本构参数识别
4.1 引言
4.2 基于全场变形数据的有限元模型修正方法
4.3 短梁剪切实验变形数据测量
4.3.1 短梁剪切实验基本方案
4.3.2 基于DIC的全场变形数据测试
4.4 有限元模型修正技术中短梁剪切实验高仿真三维有限元模型
4.4.1 短梁剪切实验的三维有限元模型
4.4.2 材料本构关系参数初值确定方法
4.4.3 基于材料用户子程序UMAT的变参数技术
4.5 复合材料单向层合板非线性本构参数有限元模型修正识别结果
4.5.1 参数初值对识别过程的影响
4.5.2 参数初值鲁棒性的数值分析
参考文献
5 有限元模型修正法参数识别的不确定性分析研究
5.1 引言
5.2 数字图像相关实测变形数据的重构
5.2.1 位移数据重构
5.2.2 应变数据重构
5.3 参数识别结果的不确定性分析
5.4 短梁剪切实验中数据不确定性分析与讨论
5.4.1 实测全场位移数据中的随机误差分析
5.4.2 位移和应变数据重构与不确定性分析
5.4.3 最优重构参数的影响因素分析
5.5 短梁剪切试验中力学性能参数识别结果的不确定性分析
5.5.1 力学性能参数的统计量及影响因素
5.5.2 图像随机噪声水平和重构参数对识别参数统计量的影响
参考文献
6 数字图像相关方法辅助的复合材料单向层合板层间压缩性能参数识别
6.1 引言
6.2 短梁剪切实验中高梯度应变区域的三维有限元模型
6.3 短梁剪切实验中高梯度应变数据重构
6.4 基于局部高梯度应变的材料非线性本构参数识别
6.4.1 横向压缩力学性能参数的识别结果
6.4.2 参数初值、随机误差水平以及重构单元尺寸对识别结果的影响
参考文献
7 基于位移数据的复合材料本构关系参数实验识别研究
7.1 引言
7.2 基于短梁剪切实验的数值模拟位移数据
7.3 有限元模型修正法技术结合模拟位移数据开展材料参数识别
7.4 基于位移数据的材料本构参数识别结果
7.4.1 模拟位移场重构结果
7.4.2 材料本构参数识别结果
7.5 识别条件对识别结果的影响
7.5.1 目标函数构成对参数识别结果的影响
7.5.2 识别方法对参数识别效率的影响
7.5.3 识别参数对初值和随机噪声水平鲁棒性分析结果的影响
8 数字图像相关方法辅助的二维编织气凝胶基复合材料力学行为参数识别
8.1 引言
8.2 数字图像相关方法辅助的材料单轴拉伸试验方法
8.2.1 二维编织多孔硅氧铝基复合材料单轴拉伸试验基本方案
8.2.2 有限元模型验证
8.3 数字图像相关方法辅助的材料单轴拉伸试验结果与讨论
8.3.1 材料常温经向(0。)准静态拉伸试验结果
8.3.2 材料常温准静态偏轴拉伸试验结果
8.4 数字图像相关方法辅助的缺口剪切试验以及结果
8.5 二维编织气凝胶基复合材料力学行为的试验分析与有限元建模
8.5.1 材料面内非线性完整力学本构模型参数识别
8.5.2 材料力学行为的有限元模型实现
8.5.3 材料面内非线性力学行为机制
参考文献
1.1 引言
1.2 连续介质运动学描述框架
1.3 固体力学基本公式
1.3.1 线动量和角动量守恒（平衡方程）
1.3.2 变形的运动学
1.3.3 本构方程
参考文献
2 复合材料宏观力学行为分析
2.1 单层复合材料宏观力学性能
2.1.1 各向异性材料的宏观力学行为
2.1.2 工程弹性常数的范围
2.1.3 单层复合材料沿任意方向的应力一应变关系
2.2 正交各向异性复合材料力学性能实验基本方法
2.2.1 正交各向异性单层复合材料强度的概念
2.2.2 单层复合材料拉伸力学性能实验测试方法
2.2.3 单层复合材料压缩力学性能实验测试方法
2.2.4 单层复合材料面内剪切力学性能测试方法
2.2.5 单向复合材料层合板层间剪切力学性能测试方法
2.3 复合材料层合板的宏观力学行为分析
2.3.1 概述
2.3.2 层合板的刚度
2.3.3 层合板的柔度
2.3.4 层合板的刚度矩阵的几种典型特例
参考文献
3 数字图像相关方法（DIC）基础
3.1 引言
3.2 图像匹配概述
3.2.1 孔径问题
3.2.2 对应性问题
3.2.3 散斑图
3.3 图像匹配的基本方法
3.3.1 差分法
3.3.2 模板匹配法
3.4 子区形函数
3.4.1 多项式形函数
3.4.2 立体匹配的形函数
3.5 图像匹配优化准则
3.5.1 光照强度偏移
3.5.2 光照强度比例变化
3.5.3 光照强度的偏移和比例变化
3.6 高效算法
3.6.1 高效平面运动更新法则
3.6.2 一般形函数的推广
3.7 图像匹配偏差
3.7.1 插值偏差
3.7.2 噪声误差
3.8 统计误差分析
3.8.1 一维统计误差分析
3.8.2 协方差矩阵的置信裕度
参考文献
4 数字图像相关方法辅助的复合材料单向层合板非线性本构参数识别
4.1 引言
4.2 基于全场变形数据的有限元模型修正方法
4.3 短梁剪切实验变形数据测量
4.3.1 短梁剪切实验基本方案
4.3.2 基于DIC的全场变形数据测试
4.4 有限元模型修正技术中短梁剪切实验高仿真三维有限元模型
4.4.1 短梁剪切实验的三维有限元模型
4.4.2 材料本构关系参数初值确定方法
4.4.3 基于材料用户子程序UMAT的变参数技术
4.5 复合材料单向层合板非线性本构参数有限元模型修正识别结果
4.5.1 参数初值对识别过程的影响
4.5.2 参数初值鲁棒性的数值分析
参考文献
5 有限元模型修正法参数识别的不确定性分析研究
5.1 引言
5.2 数字图像相关实测变形数据的重构
5.2.1 位移数据重构
5.2.2 应变数据重构
5.3 参数识别结果的不确定性分析
5.4 短梁剪切实验中数据不确定性分析与讨论
5.4.1 实测全场位移数据中的随机误差分析
5.4.2 位移和应变数据重构与不确定性分析
5.4.3 最优重构参数的影响因素分析
5.5 短梁剪切试验中力学性能参数识别结果的不确定性分析
5.5.1 力学性能参数的统计量及影响因素
5.5.2 图像随机噪声水平和重构参数对识别参数统计量的影响
参考文献
6 数字图像相关方法辅助的复合材料单向层合板层间压缩性能参数识别
6.1 引言
6.2 短梁剪切实验中高梯度应变区域的三维有限元模型
6.3 短梁剪切实验中高梯度应变数据重构
6.4 基于局部高梯度应变的材料非线性本构参数识别
6.4.1 横向压缩力学性能参数的识别结果
6.4.2 参数初值、随机误差水平以及重构单元尺寸对识别结果的影响
参考文献
7 基于位移数据的复合材料本构关系参数实验识别研究
7.1 引言
7.2 基于短梁剪切实验的数值模拟位移数据
7.3 有限元模型修正法技术结合模拟位移数据开展材料参数识别
7.4 基于位移数据的材料本构参数识别结果
7.4.1 模拟位移场重构结果
7.4.2 材料本构参数识别结果
7.5 识别条件对识别结果的影响
7.5.1 目标函数构成对参数识别结果的影响
7.5.2 识别方法对参数识别效率的影响
7.5.3 识别参数对初值和随机噪声水平鲁棒性分析结果的影响
8 数字图像相关方法辅助的二维编织气凝胶基复合材料力学行为参数识别
8.1 引言
8.2 数字图像相关方法辅助的材料单轴拉伸试验方法
8.2.1 二维编织多孔硅氧铝基复合材料单轴拉伸试验基本方案
8.2.2 有限元模型验证
8.3 数字图像相关方法辅助的材料单轴拉伸试验结果与讨论
8.3.1 材料常温经向(0。)准静态拉伸试验结果
8.3.2 材料常温准静态偏轴拉伸试验结果
8.4 数字图像相关方法辅助的缺口剪切试验以及结果
8.5 二维编织气凝胶基复合材料力学行为的试验分析与有限元建模
8.5.1 材料面内非线性完整力学本构模型参数识别
8.5.2 材料力学行为的有限元模型实现
8.5.3 材料面内非线性力学行为机制
参考文献
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