3-D strain field mapping of scattering media using Wavelength Scanning Interferometry with application to damaged composites

使用波长扫描干涉测量法绘制散射介质的 3D 应变场图并应用于受损复合材料

基本信息

  • 批准号:
    EP/F02861X/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 54.19万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2008 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The measurement of displacement and strain fields within polymers and composites is technically very challenging, yet is vital for the development of improved damage and failure models. One of the main techniques for 3-D strain measurement, neutron diffraction, is not generally applicable to these types of material and furthermore has poor spatial resolution (typically 1 mm or worse). In this project we aim to develop an optical technique, called wavelength scanning interferometry (WSI), to measure volume 3-D displacement fields to interferometric precision (~ 10 nm) and with spatial resolution of order 0.01 mm. The technique uses the phase measuring (including phase unwrapping) capabilities developed in the speckle interferometry community over the past 20 years but the wavelength scanning approach provides volume fields as opposed to the restriction to surface fields imposed by traditional speckle interferometry. Following construction of the multi-camera prototype instrument and development of phase volume reconstruction and registration software, validation will be achieved through the use of homogeneous polymeric samples in standard loading geometries, and with more realistic materials (glass fibre composites) containing embedded optical fibre strain sensors. After validation, the system will be applied to the measurement of volume displacement and strain fields within composite samples prepared with a range of controlled damaged states.In parallel to the optical system development and validation, a numerical program of work will focus on finite element modelling (FEM) of the damaged samples, and implementation of a novel 'inverse finite element analysis' technique called the virtual fields method (VFM). The VFM has recently been extended to three dimensions and allows distributions of modulus - the key to developing improved damage mechanics models - to be calculated directly from full-field displacement data, as opposed to the iterative approach required by FEM. The VFM is however relatively immature compared to FEM; a side by side comparison of the two approaches using experimental data from WSI is therefore essential to the future development of the VFM as a tool for structural engineers. As a result of this project, experimentally-determined high-resolution 3-D maps of the damage in these materials will be available for the first time, together with the effect of this damage on the load bearing capability of the damaged area. This data is essential for the development of robust, physically accurate strength and lifetime prediction for these increasingly important structural materials.
聚合物和复合材料内部位移和应变场的测量在技术上非常具有挑战性,但对于改进损伤和失效模型的发展至关重要。三维应变测量的主要技术之一中子衍射通常不适用于这些类型的材料,而且空间分辨率很差(通常为1毫米或更低)。在这个项目中,我们的目标是开发一种称为波长扫描干涉法(WSI)的光学技术,以测量干涉精度(~ 10 nm)和空间分辨率为0.01 mm的体积三维位移场。该技术使用了过去20年来在散斑干涉测量界发展起来的相位测量(包括相位展开)能力,但波长扫描方法提供了体场,而不是传统散斑干涉测量对表面场的限制。在多相机原型仪器的构建和相体积重建和注册软件的开发之后,将通过使用标准加载几何形状的均质聚合物样品以及包含嵌入式光纤应变传感器的更现实的材料(玻璃纤维复合材料)来实现验证。验证后,该系统将应用于测量具有一系列受控损伤状态的复合材料样品的体积位移和应变场。在光学系统开发和验证的同时,一个数值工作程序将侧重于损坏样品的有限元建模(FEM),以及一种称为虚拟场法(VFM)的新型“逆有限元分析”技术的实现。VFM最近已扩展到三维,并允许从全场位移数据直接计算模量分布(这是开发改进的损伤力学模型的关键),而不是FEM所要求的迭代方法。然而,与FEM相比,VFM相对不成熟;因此,使用WSI的实验数据对两种方法进行并排比较对于VFM作为结构工程师的工具的未来发展至关重要。由于这个项目,实验确定的这些材料损伤的高分辨率三维地图将首次可用,以及这种损伤对受损区域承载能力的影响。这些数据对于这些日益重要的结构材料的坚固性,物理上准确的强度和寿命预测的发展至关重要。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fringe 2013 - 7th International Workshop on Advanced Optical Imaging and Metrology
2013边缘艺术节 - 第七届先进光学成像与计量国际研讨会
  • DOI:
    10.1007/978-3-642-36359-7_21
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Nguyen T
  • 通讯作者:
    Nguyen T
Simultaneous wavenumber measurement and coherence detection using temporal phase unwrapping.
  • DOI:
    10.1364/ao.51.000558
  • 发表时间:
    2012-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Abundio Davila;J. M. Huntley;C. Pallikarakis;Pablo D. Ruiz;J. Coupland
  • 通讯作者:
    Abundio Davila;J. M. Huntley;C. Pallikarakis;Pablo D. Ruiz;J. Coupland
Wavelength scanning interferometry using a Ti:Sapphire laser with wide tuning range
使用具有宽调谐范围的钛蓝宝石激光器进行波长扫描干涉测量
Depth-resolved Imaging and Displacement Measurement Techniques Viewed as Linear Filtering Operations
  • DOI:
    10.1007/s11340-010-9393-8
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    P. D. Ruiz;J. M. Huntley;J. Coupland
  • 通讯作者:
    P. D. Ruiz;J. M. Huntley;J. Coupland
A Fourier-series-based virtual fields method for the identification of 2-D stiffness distributions
用于识别二维刚度分布的基于傅里叶级数的虚拟场方法
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jonathan Mark Huntley其他文献

Jonathan Mark Huntley的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

Graphon mean field games with partial observation and application to failure detection in distributed systems
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于慧眼-HXMT宽能段观测的X射线吸积脉冲星磁场研究
  • 批准号:
    12373051
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    55.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Development of a Linear Stochastic Model for Wind Field Reconstruction from Limited Measurement Data
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
基于太赫兹光谱近场成像技术的应力场测量方法
  • 批准号:
    11572217
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    120.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型Field-SEA多尺度溶剂模型的开发与应用研究
  • 批准号:
    21506066
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
个性化近场头相关传输函数的测量与快速定制
  • 批准号:
    11104082
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
通用声场空间信息捡拾与重放方法的研究
  • 批准号:
    11174087
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
飞秒双色场下分子的三维无场准直动力学研究
  • 批准号:
    11004078
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
生物膜式反应器内复杂热物理参数动态场分布的多尺度实时测量方法研究
  • 批准号:
    50876120
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

New proteome techniques: mapping adult D. Melanogaster
新的蛋白质组技术:绘制成年黑腹果蝇图谱
  • 批准号:
    9146961
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
New proteome techniques: mapping adult D. Melanogaster
新蛋白质组技术:绘制成年黑腹果蝇图谱
  • 批准号:
    9009178
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
Unravelling the riddle of spondylolysis: a novel biomechanical approach incorporating innovative strain field mapping, acute fracture path mapping and in vivo weightbearing spinal kinematics derived from open magnetic resonance imaging.
解开椎弓峡部裂之谜:一种新颖的生物力学方法,结合了创新的应变场测绘、急性骨折路径测绘和源自开放式磁共振成像的体内负重脊柱运动学。
  • 批准号:
    nhmrc : 1072387
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
    Early Career Fellowships
The molecular basis of epidemic blaKPC Klebsiella pneumoniae and Enterobacteriace
流行性blaKPC肺炎克雷伯菌和肠杆菌的分子基础
  • 批准号:
    8148137
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
Genetic Mechanisms of Vertebrate Caudal Limb Field
脊椎动物尾肢区的遗传机制
  • 批准号:
    7074923
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
Genotyping of the parasite Trichomonas vaginalis
寄生虫阴道毛滴虫的基因分型
  • 批准号:
    6605095
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
Genotyping of the parasite Trichomonas vaginalis
寄生虫阴道毛滴虫的基因分型
  • 批准号:
    6738132
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
TSH Hypersecretion in WKY: Positional Candidate Analysis
WKY 中的 TSH 分泌过多:候选位置分析
  • 批准号:
    6609789
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
TSH Hypersecretion in WKY: Positional Candidate Analysis
WKY 中的 TSH 分泌过多:候选位置分析
  • 批准号:
    6552292
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
WHOLE GENOME SHOTGUN SEQUENCING OF STREPTOCOCCUS MITIS
MITIS 链球菌的全基因组鸟枪法测序
  • 批准号:
    6229914
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 54.19万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了