本書基于數字圖像相關技術和有限元模型修正技術，提出通過短梁剪切實驗，實現同時獲得單向正交各向異性復合材料層合板主方向平面內多個力學性能參數的新方法，進而系統(tǒng)地研究了實驗過程中實測位移誤差對識別得到的材料力學性能參數不確定性的影響規(guī)律。實驗方法可進一步用于二維平面編織高鋁纖維硅氧鋁基復合材料的面內非線性本構模型參數的識別。研究成果可促進固體力學、實驗力學、計算力學和材料科學的綜合交叉和有機融合，對復合材料本構行為分析、損傷識別和優(yōu)化設計具有重要的工程應用價值。
本書既可作為從事復合材料開發(fā)、結構性能分析、評價和實驗的技術人員的參考書，也可作為高等工科院校力學專業(yè)的教學參考書。
本書內容豐富，數據詳實，在提出數字圖像相關技術和有限元模型修正方法前，采用必要篇幅介紹了固體力學、復合材料宏觀力學和數字圖像相關方法的基礎知識，因此方便非力學專業(yè)的科研人員理解。內容理論與實踐并重，深入淺出，既可作為從事復合材料開發(fā)、結構性能分析、評價和實驗的技術人員的參考書，也可作為高等工科院校力學專業(yè)的教學參考書。本書各個章節(jié)具有一定的獨立性，在參考過程中可以根據實際情況有針對性地選用。
1 緒論
1.1 引言
1.2 連續(xù)介質運動學描述框架
1.3 固體力學基本公式
1.3.1 線動量和角動量守恒（平衡方程）
1.3.2 變形的運動學
1.3.3 本構方程
參考文獻
2 復合材料宏觀力學行為分析
2.1 單層復合材料宏觀力學性能
2.1.1 各向異性材料的宏觀力學行為
2.1.2 工程彈性常數的范圍
2.1.3 單層復合材料沿任意方向的應力一應變關系
2.2 正交各向異性復合材料力學性能實驗基本方法
2.2.1 正交各向異性單層復合材料強度的概念
2.2.2 單層復合材料拉伸力學性能實驗測試方法
2.2.3 單層復合材料壓縮力學性能實驗測試方法
2.2.4 單層復合材料面內剪切力學性能測試方法
2.2.5 單向復合材料層合板層間剪切力學性能測試方法
2.3 復合材料層合板的宏觀力學行為分析
2.3.1 概述
2.3.2 層合板的剛度
2.3.3 層合板的柔度
2.3.4 層合板的剛度矩陣的幾種典型特例
參考文獻
3 數字圖像相關方法（DIC）基礎
3.1 引言
3.2 圖像匹配概述
3.2.1 孔徑問題
3.2.2 對應性問題
3.2.3 散斑圖
3.3 圖像匹配的基本方法
3.3.1 差分法
3.3.2 模板匹配法
3.4 子區(qū)形函數
3.4.1 多項式形函數
3.4.2 立體匹配的形函數
3.5 圖像匹配優(yōu)化準則
3.5.1 光照強度偏移
3.5.2 光照強度比例變化
3.5.3 光照強度的偏移和比例變化
3.6 高效算法
3.6.1 高效平面運動更新法則
3.6.2 一般形函數的推廣
3.7 圖像匹配偏差
3.7.1 插值偏差
3.7.2 噪聲誤差
3.8 統(tǒng)計誤差分析
3.8.1 一維統(tǒng)計誤差分析
3.8.2 協(xié)方差矩陣的置信裕度
參考文獻
4 數字圖像相關方法輔助的復合材料單向層合板非線性本構參數識別
4.1 引言
4.2 基于全場變形數據的有限元模型修正方法
4.3 短梁剪切實驗變形數據測量
4.3.1 短梁剪切實驗基本方案
4.3.2 基于DIC的全場變形數據測試
4.4 有限元模型修正技術中短梁剪切實驗高仿真三維有限元模型
4.4.1 短梁剪切實驗的三維有限元模型
4.4.2 材料本構關系參數初值確定方法
4.4.3 基于材料用戶子程序UMAT的變參數技術
4.5 復合材料單向層合板非線性本構參數有限元模型修正識別結果
4.5.1 參數初值對識別過程的影響
4.5.2 參數初值魯棒性的數值分析
參考文獻
5 有限元模型修正法參數識別的不確定性分析研究
5.1 引言
5.2 數字圖像相關實測變形數據的重構
5.2.1 位移數據重構
5.2.2 應變數據重構
5.3 參數識別結果的不確定性分析
5.4 短梁剪切實驗中數據不確定性分析與討論
5.4.1 實測全場位移數據中的隨機誤差分析
5.4.2 位移和應變數據重構與不確定性分析
5.4.3 最優(yōu)重構參數的影響因素分析
5.5 短梁剪切試驗中力學性能參數識別結果的不確定性分析
5.5.1 力學性能參數的統(tǒng)計量及影響因素
5.5.2 圖像隨機噪聲水平和重構參數對識別參數統(tǒng)計量的影響
參考文獻
6 數字圖像相關方法輔助的復合材料單向層合板層間壓縮性能參數識別
6.1 引言
6.2 短梁剪切實驗中高梯度應變區(qū)域的三維有限元模型
6.3 短梁剪切實驗中高梯度應變數據重構
6.4 基于局部高梯度應變的材料非線性本構參數識別
6.4.1 橫向壓縮力學性能參數的識別結果
6.4.2 參數初值、隨機誤差水平以及重構單元尺寸對識別結果的影響
參考文獻
7 基于位移數據的復合材料本構關系參數實驗識別研究
7.1 引言
7.2 基于短梁剪切實驗的數值模擬位移數據
7.3 有限元模型修正法技術結合模擬位移數據開展材料參數識別
7.4 基于位移數據的材料本構參數識別結果
7.4.1 模擬位移場重構結果
7.4.2 材料本構參數識別結果
7.5 識別條件對識別結果的影響
7.5.1 目標函數構成對參數識別結果的影響
7.5.2 識別方法對參數識別效率的影響
7.5.3 識別參數對初值和隨機噪聲水平魯棒性分析結果的影響
8 數字圖像相關方法輔助的二維編織氣凝膠基復合材料力學行為參數識別
8.1 引言
8.2 數字圖像相關方法輔助的材料單軸拉伸試驗方法
8.2.1 二維編織多孔硅氧鋁基復合材料單軸拉伸試驗基本方案
8.2.2 有限元模型驗證
8.3 數字圖像相關方法輔助的材料單軸拉伸試驗結果與討論
8.3.1 材料常溫經向(0。)準靜態(tài)拉伸試驗結果
8.3.2 材料常溫準靜態(tài)偏軸拉伸試驗結果
8.4 數字圖像相關方法輔助的缺口剪切試驗以及結果
8.5 二維編織氣凝膠基復合材料力學行為的試驗分析與有限元建模
8.5.1 材料面內非線性完整力學本構模型參數識別
8.5.2 材料力學行為的有限元模型實現
8.5.3 材料面內非線性力學行為機制
參考文獻
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