基于数字图像相关方法和瞬态气动热环境模拟系统的高温变形测量技术研究

本项目对用于航空航天材料和高温合金在模拟气动加热下的高温变形测量的非接触、全场光测技术进行了研究，建立了基于石英灯阵列快速辐射加热技术和主动成像数字图像相关测量系统相结合的非接触高温变形光测系统，在国际上率先实现了最高1550oC的全场高温变形测量。本研究所取得的具体研究成果有：1）发展了一种实施简便、可耐受1600oC高温的散斑制作技术，使被测物体表面作为变形信息载体的散斑在高温环境下不会被氧化或烧蚀，仍然可被数字图像相关程序可靠识别和精确跟踪；2）提出并建立了高亮度单色光照明和窄带通滤波成像相结合的主动成像光学数字图像相关测量系统，有效减小了被测高温试样表面热辐射对成像系统亮度增强的不利影响；3）基于可靠性导向位移跟踪算法发展了一种抗干扰能力强的的序列增量可靠性导向数字图像相关算法，该位移测量算法在极端高温物体表面图像质量出现不可避免退化时仍可通过比较相邻图像获得增量变形场；4）本项目实验测量了镍基高温合金从室温到1300oC的全场高温热变形，所获得的热膨胀系数值与航空材料手册中数据非常吻合，但极大地拓展了已有文献中热膨胀系数数据的温度范围。本项目还测量了C/SiC复合材料板从室温到最高1550oC的全场高温变形，测量结果与该材料呈周期性分布的各向异性变形情况符合变形。