蜂窝芯层力学性能的图像测量研究

【摘要】：蜂窝夹层结构由于具有许多单质材料和常规复合材料不具备的优良特性,在航空航天等领域得到了广泛应用。蜂窝芯层作为蜂窝夹层结构的重要组成部分,对其力学性能进行试验研究,获得结构的力学性能参数(如弹性模量、横纵应变比)非常必要。蜂窝芯层的空心区域面积很大而实体胞壁面积很小,无法使用传统电测法对其测量研究。目前,国内外对蜂窝夹层结构的试验研究对象主要是蜂窝夹层结构整体,而针对蜂窝芯层的进一步试验研究相关文献尚不多见。 本文针对蜂窝芯层的特点,首次探索将具有非接触特点的图像测量方法应用到蜂窝芯层力学性能的测量中。 本文基于所设计的图像测量系统,对采集的蜂窝芯层图像进行数字图像处理方法研究。研究并尝试了几种可能适合蜂窝芯层的图像处理方法,并根据蜂窝芯层的结构特点重点研究了角点检测方法。为了提高图像处理算法的测量精度,进一步进行了亚像素定位算法研究。 本文对不同尺寸的铝蜂窝芯层和芳纶纸蜂窝芯层设计并进行了拉伸试验。根据角点检测的结果分析并计算了两种芯层材料线弹性阶段的面内弹性模量和横纵应变比,并将铝蜂窝芯层的测量结果与基于Y模型的蜂窝芯层面内弹性性能理论计算结果做了比较。分析了可能影响试验结果的一些因素,并对下一步研究进行了展望。 本文为蜂窝芯层理论计算提供了有参考价值的试验数据,对蜂窝芯层及类似结构材料进行检测的试验方法和技术也是一次有新意的探索。