扫描成像模式下运动和时变物体的扫描数字图像相关

【作者】 谢鸿福； 李喜德；

【机构】 清华大学工程力学系；

【摘要】 扫描电子显微镜(SEM),扫描透射电子显微镜(STEM)和原子力显微镜(AFM)的扫描显微图像已被广泛用于数字图像相关(DIC)方法中,以获取被测物体精细的全场变形并研究物体的变形机理。但是,由于这些显微观察设备使用了光栅扫描成像模式,从这些仪器获得的图像只能用于准静态测量。如果我们对运动和变形的物体进行扫描成像,并将这些扫描图像直接用常规的DIC方法计算物体表面的位移和应变,则会产生虚假的位移和应变。在本文中,我们首先建立了一个运动和时变物体的扫描成像模型,其包含一个运动和变形方程,一个扫描方程和一个小变形的强度不变假设。然后,基于该模型讨论了对运动变形物体进行扫描成像时是如何产生虚假位移和应变的,定量的给出了速度场与虚假位移和应变的关系。最后,提出了一种适用于扫描成像模式的DIC算法,称为扫描数值图像相关(S-DIC),以实现在扫描成像平台上对物体的运动学参数和动态变形进行直接测量和分析。数值模拟和实验结果的比较验证了S-DIC方法的有效性。更多还原