一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法
【專利摘要】一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法，步驟為：利用數(shù)字圖像相關(guān)方法，獲取材料或結(jié)構(gòu)變形過程中一個(gè)表面的最大剪切應(yīng)變場(chǎng)；將選定的圖像分成若干個(gè)正方形像素塊，根據(jù)最大剪切應(yīng)變場(chǎng)，利用插值方法獲得各像素塊的最大剪切應(yīng)變和各像素塊中心坐標(biāo)；確定各破壞像素塊及各破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能、釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)；查找相互連通的破壞像素塊構(gòu)成聲發(fā)射事件；測(cè)量各聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能、空間位置、持續(xù)時(shí)間；確定各聲發(fā)射事件在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能、空間尺度、持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)聲發(fā)射事件的時(shí)空強(qiáng)的全方位測(cè)量，擴(kuò)展了聲發(fā)射技術(shù)的既有功能，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說(shuō)明】
一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于應(yīng)變場(chǎng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲發(fā)射技術(shù)是靠材料在受載條件下發(fā)射的彈性波來(lái)獲取其內(nèi)部狀態(tài)和力學(xué)特性 的一種實(shí)驗(yàn)方法。聲發(fā)射技術(shù)可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室?guī)r石類材料的微破裂測(cè)量、天然地震和礦井 巖爆的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003] 基于聲發(fā)射技術(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果強(qiáng)烈依賴于實(shí)驗(yàn)設(shè)備。雖然自70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外已 經(jīng)普遍采用了數(shù)字化全波形聲發(fā)射測(cè)量系統(tǒng)，但由于存在動(dòng)態(tài)范圍不足與"死時(shí)間"等問 題，使得聲發(fā)射波形失真，聲發(fā)射事件大量缺失，從而影響聲發(fā)射的時(shí)空分布、一些統(tǒng)計(jì)量 的可靠性以及對(duì)材料變形破壞過程的認(rèn)識(shí)。聲發(fā)射技術(shù)對(duì)于低頻事件一般并不敏感。由于 聲發(fā)射系統(tǒng)多方面的差異，不同實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果難于直接對(duì)比。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn) 步，上述問題已在一定程度上得到了克服，但仍無(wú)法根除。和過去相比，人們對(duì)材料變形破 壞過程的研究在深度和廣度上都有所超越，技術(shù)上的局限性嚴(yán)重阻礙了一些研究向前推 進(jìn)。
[0004] 數(shù)字圖像相關(guān)方法是材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)觀測(cè)的一種重 要手段，其原理是通過比較變形前后兩塊像素子區(qū)的相關(guān)程度來(lái)實(shí)現(xiàn)子區(qū)中心點(diǎn)位移和子 區(qū)應(yīng)變的測(cè)量，具有實(shí)時(shí)觀測(cè)、光路簡(jiǎn)單、精度高的特點(diǎn)。
[0005] 聲發(fā)射技術(shù)和數(shù)字圖像相關(guān)方法有各自的適用領(lǐng)域，各具優(yōu)勢(shì)。前者適用于探測(cè) 聲發(fā)射事件的時(shí)空分布規(guī)律，后者適于探測(cè)位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)。目前，根據(jù)測(cè)量獲得的應(yīng)變場(chǎng) 信息挖掘聲發(fā)射事件的時(shí)空強(qiáng)分布規(guī)律還未見報(bào)道，此規(guī)律的獲得有助于深刻認(rèn)識(shí)材料的 變形破壞過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法。該 方法的具體步驟如下：
[0007] 步驟1、利用數(shù)字圖像相關(guān)方法，獲取材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的最大 剪切應(yīng)變場(chǎng)；
[0008] 步驟1.1、利用拍攝設(shè)備采集材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的圖像，如果材 料或結(jié)構(gòu)表面沒有天然紋理或天然紋理質(zhì)量較差，需要利用涂料在材料或結(jié)構(gòu)表面制作散 斑場(chǎng)，任意相鄰兩張圖像的拍攝時(shí)間間隔相同；
[0009] 步驟1.2、選定若干張圖像，設(shè)置子區(qū)尺寸、測(cè)點(diǎn)數(shù)目、測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)點(diǎn)間距，利用 數(shù)字圖像相關(guān)方法測(cè)量材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的應(yīng)變場(chǎng)，所述測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在 選定的第一張圖像上；
[0010] 步驟1.3、利用應(yīng)變場(chǎng)獲得最大剪切應(yīng)變場(chǎng)；
[0011] 步驟2、將選定的第一張圖像分成若干個(gè)無(wú)間隔、無(wú)重疊、成行成列的正方形像素 塊，根據(jù)最大剪切應(yīng)變場(chǎng)，利用插值方法獲得各像素塊的最大剪切應(yīng)變和各像素塊中心坐 標(biāo)；
[0012] 步驟3、根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，確定各破壞像素 塊，并分別確定各破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能和各測(cè)量間隔釋放彈性應(yīng)變 能的次數(shù)，所述測(cè)量間隔包括若干個(gè)能量釋放計(jì)算間隔，所述能量釋放計(jì)算間隔為任意相 鄰兩張圖像的拍攝時(shí)間間隔，所述破壞像素塊為發(fā)生塑性變形的像素塊；
[0013] 步驟3.1、將聲發(fā)射事件的能量釋放計(jì)算間隔設(shè)置為任意相鄰兩張圖像的拍攝時(shí) 間間隔，同時(shí)設(shè)置測(cè)量間隔和測(cè)量間隔布置方式，所述測(cè)量間隔包括若干個(gè)能量釋放計(jì)算 間隔，所述測(cè)量間隔布置方式包括重疊布置、無(wú)縫不重疊布置和有縫布置，重疊布置是指兩 次相鄰的測(cè)量間隔包含部分相同的能量釋放計(jì)算間隔，無(wú)縫不重疊布置是指兩次相鄰的測(cè) 量間隔緊鄰且包含的能量釋放計(jì)算間隔均不相同，有縫布置是指兩次相鄰的測(cè)量間隔有間 隙，間隙部分的能量釋放計(jì)算間隔不屬于任何一次測(cè)量間隔，且兩次相鄰的測(cè)量間隔包含 的能量釋放計(jì)算間隔均不相同；
[0014] 步驟3.2、根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，確定破壞像素 塊，分別測(cè)量各破壞像素塊在各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能；
[0015] 步驟3.3、分別對(duì)各破壞像素塊在各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能進(jìn)行求 和，獲得各測(cè)量間隔內(nèi)各破壞像素塊釋放的彈性應(yīng)變能；
[0016] 步驟3.4、分別測(cè)量各破壞像素塊在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)；
[0017] 步驟4、將任一個(gè)破壞像素塊標(biāo)記為i，i為聲發(fā)射事件的標(biāo)號(hào)，取為自然數(shù)，遍歷與 該像素塊具有相同的點(diǎn)或相同的線的所有像素塊，若這些像素塊中存在破壞像素塊，則這 些破壞像素塊同樣標(biāo)記為i，同樣標(biāo)記為i的破壞像素塊組成一組相互連通的破壞像素塊， 構(gòu)成一個(gè)聲發(fā)射事件，同樣標(biāo)記為i的破壞像素塊的數(shù)目為聲發(fā)射事件的空間尺度，以此類 推，找到應(yīng)變場(chǎng)中所有的聲發(fā)射事件，進(jìn)而確定應(yīng)變場(chǎng)中聲發(fā)射事件的數(shù)目和各聲發(fā)射事 件的空間尺度，所述一組相互連通的破壞像素塊由若干個(gè)具有相同的點(diǎn)或者相同的線的破 壞像素塊組成，所述各聲發(fā)射事件的空間尺度為各聲發(fā)射事件包含的破壞像素塊的數(shù)目；
[0018] 步驟5、將每組相互連通的破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能求和，作為 每個(gè)聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能；
[0019] 步驟6、根據(jù)形心坐標(biāo)公式，確定各聲發(fā)射事件所在的空間位置；
[0020] 步驟7、利用各破壞像素塊在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)乘以能量釋放 計(jì)算間隔，測(cè)量各破壞像素塊釋放能量的持續(xù)時(shí)間，通過對(duì)每組相互連通的破壞像素塊釋 放能量的持續(xù)時(shí)間求均值或者求并集，確定各聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)的持續(xù)時(shí)間；
[0021] 步驟8、在各測(cè)量間隔內(nèi)，確定各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能、各聲發(fā)射事件的 空間尺度、各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；
[0022] 步驟8.1、在各測(cè)量間隔內(nèi)，將各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能按最大值和最小值 為首末端均分為能量釋放若干等級(jí)、將各聲發(fā)射事件的空間尺度按最大值和最小值為首末 端均分為空間尺度若干等級(jí)、將各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間按最大值和最小值為首末端均分 為持續(xù)時(shí)間若干等級(jí)；
[0023] 步驟8.2、將各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能、各聲發(fā)射事件的空間尺度、各聲發(fā) 射事件的持續(xù)時(shí)間分別劃歸入相應(yīng)的等級(jí)中，并統(tǒng)計(jì)能量釋放各等級(jí)的頻次、空間尺度各 等級(jí)的頻次、持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的頻次，所述能量釋放各等級(jí)的頻次指能量釋放各等級(jí)包含 的相應(yīng)的聲發(fā)射事件的個(gè)數(shù)，所述空間尺度各等級(jí)的頻次指空間尺度各等級(jí)包含的相應(yīng)的 聲發(fā)射事件的個(gè)數(shù)，所述持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的頻次指持續(xù)時(shí)間各等級(jí)包含的相應(yīng)的聲發(fā)射事 件的個(gè)數(shù)；
[0024]步驟8.3、利用能量釋放各等級(jí)的數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-能量釋放關(guān)系，利 用空間尺度各等級(jí)的數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-空間尺度關(guān)系，利用持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的 數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-持續(xù)時(shí)間關(guān)系。
[0025] 有益效果：
[0026] 本發(fā)明提出了一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法，該方法采用拍攝設(shè)備采 集材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的圖像，利用數(shù)字圖像相關(guān)方法，獲取材料或結(jié)構(gòu) 變形破壞過程中一個(gè)表面的應(yīng)變場(chǎng)，根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參 數(shù)確定破壞像素塊，通過在各測(cè)量間隔內(nèi)確定圖像中相互連通的破壞像素塊并計(jì)算各相互 連通的破壞像素塊釋放的彈性應(yīng)變能，進(jìn)而確定各聲發(fā)射事件的空間尺度和各聲發(fā)射事件 釋放的彈性應(yīng)變能;通過統(tǒng)計(jì)各測(cè)量間隔內(nèi)各破壞像素塊釋放彈性應(yīng)變能次數(shù)，計(jì)算各破 壞像素塊釋放能量的持續(xù)時(shí)間，進(jìn)而確定各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間；最后利用統(tǒng)計(jì)方法確 定頻次_能量釋放關(guān)系、頻次_空間尺度關(guān)系、頻次_持續(xù)時(shí)間關(guān)系，獲得彈性應(yīng)變能、空間尺 度、持續(xù)時(shí)間三種統(tǒng)計(jì)量的演變規(guī)律。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)聲發(fā)射事件的時(shí)(持續(xù)時(shí)間）空(空間 尺度)強(qiáng)(能量釋放)的全方位測(cè)量，拓展了聲發(fā)射技術(shù)的既有功能，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法的流程圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)變場(chǎng)中聲發(fā)射事件的分布圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的8個(gè)破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的示意圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件空間尺度的分布圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件能量釋放的分布圖；
[0032]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件持續(xù)時(shí)間的分布圖；
[0033]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件空間尺度的排序圖；
[0034]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件能量釋放的排序圖；
[0035]圖9為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件持續(xù)時(shí)間的排序圖；
[0036] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件頻次-空間尺度的統(tǒng)計(jì)圖；
[0037] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件頻次-能量釋放的統(tǒng)計(jì)圖；
[0038]圖12為本發(fā)明實(shí)施例的聲發(fā)射事件頻次-持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng) 的測(cè)量方法，如圖1所示：
[0040] 步驟1、利用數(shù)字圖像相關(guān)方法，獲取材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的最大 剪切應(yīng)變場(chǎng)；
[0041] 步驟1.1、利用拍攝設(shè)備采集材料變形破壞過程中一個(gè)表面的圖像，任意相鄰兩張 圖像的拍攝時(shí)間間隔均為〇. 2s;
[0042] 步驟1.2、選定11張圖像，設(shè)置子區(qū)尺寸為21X21像素，測(cè)點(diǎn)數(shù)目為10X15,測(cè)點(diǎn)成 行成列等間距布置，測(cè)點(diǎn)間距為50像素，利用數(shù)字圖像相關(guān)方法測(cè)量材料或結(jié)構(gòu)變形破壞 過程中一個(gè)表面的應(yīng)變場(chǎng)，所述測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在選定的第一張圖像上；
[0043] 步驟1.3、利用應(yīng)變場(chǎng)獲得最大剪切應(yīng)變場(chǎng)
，其中ymax為最 大剪切應(yīng)變，ex、ey、y xy分別為x方向正應(yīng)變，y方向正應(yīng)變以及剪切應(yīng)變。
[0044]步驟2、將選定的第一張圖像分成無(wú)間隔、無(wú)重疊、成行成列的20X30個(gè)正方形像 素塊，根據(jù)獲得的最大剪切應(yīng)變場(chǎng)，利用插值方法獲得各像素塊的最大剪切應(yīng)變和各像素 塊中心坐標(biāo)。
[0045] 步驟3、根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，確定各破壞像素 塊，并分別確定各破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能和各測(cè)量間隔釋放彈性應(yīng)變 能的次數(shù)；
[0046] 步驟3.1、設(shè)置聲發(fā)射事件的能量釋放計(jì)算間隔為任意相鄰兩張圖像的拍攝時(shí)間 間隔，設(shè)置測(cè)量間隔為10個(gè)能量釋放計(jì)算間隔，設(shè)置測(cè)量間隔布置方式為無(wú)縫不重疊布置；
[0047] 步驟3.2、根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，確定破壞像素 塊，所述破壞像素塊是發(fā)生塑性變形的像素塊，若像素塊的最大剪切應(yīng)變大于設(shè)置的強(qiáng)度 參數(shù)，則認(rèn)為該像素塊發(fā)生了塑性變形，即y max多y f，其中y f是設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，取為〇. 2， 分別計(jì)算各破壞像素塊在各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能；
[0048] -個(gè)破壞像素塊存儲(chǔ)的彈性應(yīng)變能的計(jì)算公式為：
L0050J 其中，E為彈性模量，取為20GPa，ii為泊松比，取為0.15，V為破壞像素塊的面積乘以 破壞像素塊的厚度，破壞像素塊的面積為25X25像素，破壞像素塊的厚度取為25像素，〇1和 〇3分別為第1和第3主應(yīng)力，當(dāng) 〇1和〇3取為一個(gè)能量釋放計(jì)算間隔開始時(shí)的值時(shí)，1]=山，當(dāng) 和〇3取為一個(gè)能量釋放計(jì)算間隔結(jié)束時(shí)的值時(shí)，U = U2, AUiUi-m即為一個(gè)能量釋放計(jì)算 間隔該破壞像素塊釋放的彈性應(yīng)變能；
[0051 ] 主應(yīng)力〇1和〇3可由主應(yīng)變求得：
[0053] 其中，￡1和￡3分別為第1和第3主應(yīng)變；
[0054] 主應(yīng)變￡1和￡3可由應(yīng)變分量求得：
[0056] 步驟3.3、分別對(duì)各破壞像素塊在各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能進(jìn)行求 和，獲得各測(cè)量間隔內(nèi)各破壞像素塊釋放的彈性應(yīng)變能；
[0057] 步驟3.4、分別統(tǒng)計(jì)各破壞像素塊在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)。
[0058]步驟4、將任一個(gè)破壞像素塊標(biāo)記為i，i為聲發(fā)射事件的標(biāo)號(hào)，取為自然數(shù)，遍歷與 該像素塊具有相同的點(diǎn)或相同的線的所有像素塊，若這些像素塊中存在破壞像素塊，則這 些破壞像素塊同樣標(biāo)記為i，同樣標(biāo)記為i的破壞像素塊組成一組相互連通的破壞像素塊， 構(gòu)成一個(gè)聲發(fā)射事件，同樣標(biāo)記為i的破壞像素塊的數(shù)目為聲發(fā)射事件的空間尺度，以此類 推，找到應(yīng)變場(chǎng)中所有的聲發(fā)射事件，如圖2所示，灰色像素塊為破壞像素塊，共84個(gè)，其中8 個(gè)破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)的各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能如圖3所示，84個(gè)破 壞像素塊共構(gòu)成50個(gè)聲發(fā)射事件，確定應(yīng)變場(chǎng)中聲發(fā)射事件的數(shù)目和各聲發(fā)射事件的空間 尺度，如圖4和圖7所示，圖4展示了各聲發(fā)射事件空間尺度的分布圖，聲發(fā)射事件空間尺度 越小，其對(duì)應(yīng)的圓形面積越小，圖7中各聲發(fā)射事件已按照聲發(fā)射事件空間尺度的大小重新 標(biāo)號(hào)，空間尺度越小，標(biāo)號(hào)越小，空間尺度為1的聲發(fā)射事件最多，達(dá)到30個(gè)，空間尺度為3的 聲發(fā)射事件最少，為2個(gè)。
[0059] 步驟5、將每組相互連通的破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能求和，作為 每個(gè)聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能，如圖5和圖8所示，圖5展示了各聲發(fā)射事 件能量釋放的分布圖，聲發(fā)射事件能量釋放越小，其對(duì)應(yīng)的圓形面積越小，圖8中各聲發(fā)射 事件已按照聲發(fā)射事件釋放彈性應(yīng)變能的大小重新編號(hào)，釋放彈性應(yīng)變能越小，編號(hào)越小。
[0060] 步驟6、根據(jù)形心坐標(biāo)公式，確定各聲發(fā)射事件所在的空間位置，

其中x。、y。、z。為一個(gè)聲發(fā)射事件所在的空間位置坐標(biāo)，Xi、yi、Zi ，- 為一個(gè)聲發(fā)射事件中m個(gè)破壞像素塊的中心坐標(biāo)，Si為一個(gè)聲發(fā)射事件中各破壞像素塊的 m 面積，m為一個(gè)聲發(fā)射事件包含的破壞像素塊的數(shù)目，$ = 為一個(gè)聲發(fā)射事件各破壞像 f=l 素塊的面積之和。
[0061]步驟7、利用各破壞像素塊在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)乘以能量釋放 計(jì)算間隔，測(cè)量各破壞像素塊釋放能量的持續(xù)時(shí)間，通過對(duì)每組相互連通的破壞像素塊釋 放能量的持續(xù)時(shí)間求均值或者求并集，確定各聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)的持續(xù)時(shí)間，如圖6 和圖9所示，圖6展示了各聲發(fā)射事件持續(xù)時(shí)間的分布圖，聲發(fā)射事件持續(xù)時(shí)間越短，其對(duì)應(yīng) 的圓形面積越小，圖9中各聲發(fā)射事件以按照聲發(fā)射事件持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短重新編號(hào)，持續(xù)時(shí) 間越短，編號(hào)越小。
[0062] 步驟8、在各測(cè)量間隔內(nèi)，確定各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能、各聲發(fā)射事件的 空間尺度、各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；
[0063] 步驟8.1、在各測(cè)量間隔內(nèi)，將各聲發(fā)射事件的空間尺度按最大值和最小值為首末 端均分為4個(gè)空間尺度等級(jí)、將各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能按最大值和最小值為首末 端均分為5個(gè)能量釋放等級(jí)、將各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間按最大值和最小值為首末端均分 為5個(gè)持續(xù)時(shí)間等級(jí)；
[0064] 步驟8.2、將各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能、各聲發(fā)射事件的空間尺度、各聲發(fā) 射事件的持續(xù)時(shí)間分別劃歸入相應(yīng)的等級(jí)中，統(tǒng)計(jì)空間尺度各等級(jí)的頻次，如圖10所示，統(tǒng) 計(jì)能量釋放各等級(jí)的頻次，如圖11所示，統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的頻次，如圖12所示；
[0065]步驟8.3、利用能量釋放各等級(jí)的數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-能量釋放關(guān)系，利 用空間尺度各等級(jí)的數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-空間尺度關(guān)系，利用持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的 數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-持續(xù)時(shí)間關(guān)系。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟1、利用數(shù)字圖像相關(guān)方法，獲取材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的最大剪切 應(yīng)變場(chǎng)； 步驟1.1、利用拍攝設(shè)備采集材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的圖像，任意相鄰兩 張圖像的拍攝時(shí)間間隔相同； 步驟1.2、選定若干張圖像，設(shè)置子區(qū)尺寸、測(cè)點(diǎn)數(shù)目、測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)點(diǎn)間距，利用數(shù)字 圖像相關(guān)方法測(cè)量材料或結(jié)構(gòu)變形破壞過程中一個(gè)表面的應(yīng)變場(chǎng)； 步驟1.3、利用應(yīng)變場(chǎng)獲得最大剪切應(yīng)變場(chǎng)； 步驟2、將選定的圖像分成若干個(gè)無(wú)間隔、無(wú)重疊、成行成列的正方形像素塊，根據(jù)最大 剪切應(yīng)變場(chǎng)，利用插值方法獲得各像素塊的最大剪切應(yīng)變和各像素塊中心坐標(biāo)； 步驟3、根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，確定各破壞像素塊， 并分別確定各破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能和各測(cè)量間隔釋放彈性應(yīng)變能 的次數(shù)，所述測(cè)量間隔包括若干個(gè)能量釋放計(jì)算間隔，所述能量釋放計(jì)算間隔為任意相鄰 兩張圖像的拍攝時(shí)間間隔，所述破壞像素塊為發(fā)生塑性變形的像素塊； 步驟4、將任一個(gè)破壞像素塊標(biāo)記為i，i為聲發(fā)射事件的標(biāo)號(hào)，取為自然數(shù)，遍歷與該像 素塊具有相同的點(diǎn)或相同的線的所有像素塊，若這些像素塊中存在破壞像素塊，則這些破 壞像素塊同樣標(biāo)記為i，同樣標(biāo)記為i的破壞像素塊組成一組相互連通的破壞像素塊，構(gòu)成 一個(gè)聲發(fā)射事件，同樣標(biāo)記為i的破壞像素塊的數(shù)目為聲發(fā)射事件的空間尺度，以此類推， 找到應(yīng)變場(chǎng)中所有的聲發(fā)射事件，進(jìn)而確定應(yīng)變場(chǎng)中聲發(fā)射事件的數(shù)目和各聲發(fā)射事件的 空間尺度，所述一組相互連通的破壞像素塊由若干個(gè)具有相同的點(diǎn)或者相同的線的破壞像 素塊組成，所述各聲發(fā)射事件的空間尺度為各聲發(fā)射事件包含的破壞像素塊的數(shù)目； 步驟5、將每組相互連通的破壞像素塊在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能求和，作為每個(gè) 聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)釋放的彈性應(yīng)變能； 步驟6、根據(jù)形心坐標(biāo)公式，確定各聲發(fā)射事件所在的空間位置； 步驟7、利用各破壞像素塊在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)乘以能量釋放計(jì)算 間隔，測(cè)量各破壞像素塊釋放能量的持續(xù)時(shí)間，通過對(duì)每組相互連通的破壞像素塊釋放能 量的持續(xù)時(shí)間求均值或者求并集，確定各聲發(fā)射事件在測(cè)量間隔內(nèi)的持續(xù)時(shí)間； 步驟8、在各測(cè)量間隔內(nèi)，確定各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能、各聲發(fā)射事件的空間 尺度、各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法，其特征在于:所述 步驟3具體步驟如下： 步驟3.1、將聲發(fā)射事件的能量釋放計(jì)算間隔設(shè)置為任意相鄰兩張圖像的拍攝時(shí)間間 隔，同時(shí)設(shè)置測(cè)量間隔和測(cè)量間隔布置方式，所述測(cè)量間隔包括若干個(gè)能量釋放計(jì)算間隔， 所述測(cè)量間隔布置方式包括重疊布置、無(wú)縫不重疊布置和有縫布置，重疊布置是指兩次相 鄰的測(cè)量間隔包含部分相同的能量釋放計(jì)算間隔，無(wú)縫不重疊布置是指兩次相鄰的測(cè)量間 隔緊鄰且包含的能量釋放計(jì)算間隔均不相同，有縫布置是指兩次相鄰的測(cè)量間隔有間隙， 間隙部分的能量釋放計(jì)算間隔不屬于任何一次測(cè)量間隔，且兩次相鄰的測(cè)量間隔包含的能 量釋放計(jì)算間隔均不相同； 步驟3.2、根據(jù)圖像中各像素塊的最大剪切應(yīng)變和設(shè)置的強(qiáng)度參數(shù)，確定破壞像素塊， 分別測(cè)量各破壞像素塊在各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能； 步驟3.3、分別對(duì)各破壞像素塊在各能量釋放計(jì)算間隔釋放的彈性應(yīng)變能進(jìn)行求和，獲 得各測(cè)量間隔內(nèi)各破壞像素塊釋放的彈性應(yīng)變能； 步驟3.4、分別測(cè)量各破壞像素塊在各測(cè)量間隔內(nèi)釋放彈性應(yīng)變能的次數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)變場(chǎng)聲發(fā)射事件時(shí)空強(qiáng)的測(cè)量方法，其特征在于:所述 步驟8具體步驟如下： 步驟8.1、在測(cè)量計(jì)間隔內(nèi)，將各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能按最大值和最小值為首 末端均分為能量釋放若干等級(jí)、將各聲發(fā)射事件的空間尺度按最大值和最小值為首末端均 分為空間尺度若干等級(jí)、將各聲發(fā)射事件的持續(xù)時(shí)間按最大值和最小值為首末端均分為持 續(xù)時(shí)間若干等級(jí)； 步驟8.2、將各聲發(fā)射事件釋放的彈性應(yīng)變能、各聲發(fā)射事件的空間尺度、各聲發(fā)射事 件的持續(xù)時(shí)間分別劃歸入相應(yīng)的等級(jí)中，并確定能量釋放各等級(jí)的頻次、空間尺度各等級(jí) 的頻次、持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的頻次，所述能量釋放各等級(jí)的頻次指能量釋放各等級(jí)包含的相 應(yīng)的聲發(fā)射事件的個(gè)數(shù)，所述空間尺度各等級(jí)的頻次指空間尺度各等級(jí)包含的相應(yīng)的聲發(fā) 射事件的個(gè)數(shù)，所述持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的頻次指持續(xù)時(shí)間各等級(jí)包含的相應(yīng)的聲發(fā)射事件的 個(gè)數(shù)； 步驟8.3、利用能量釋放各等級(jí)的數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-能量釋放關(guān)系，利用空 間尺度各等級(jí)的數(shù)據(jù)，通過線性回歸確定頻次-空間尺度關(guān)系，利用持續(xù)時(shí)間各等級(jí)的數(shù) 據(jù)，通過線性回歸確定頻次-持續(xù)時(shí)間關(guān)系。
【文檔編號(hào)】G01N29/14GK105929027SQ201610206423
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】王學(xué)濱, 郭翔, 馮威武, 白雪元, 馬冰, 齊大雷, 李陽(yáng), 武其奡
【申請(qǐng)人】遼寧工程技術(shù)大學(xué)