Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/2123
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dc.contributor陳元方zh_TW
dc.contributor林世聰zh_TW
dc.contributor.advisor黃敏睿zh_TW
dc.contributor.author吳國安zh_TW
dc.contributor.authorwu, guo-anen_US
dc.contributor.other中興大學zh_TW
dc.date2009zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-05T11:42:32Z-
dc.date.available2014-06-05T11:42:32Z-
dc.identifierU0005-2508200814060100zh_TW
dc.identifier.citation[1]Matthew J. Ekmam, Andrew D. Nurse, “Completely automated determination of two-dimensional photoelastic parameters using load stepping”, Optics and Lasers in Engineering, vol. 37, 1845-1851(1998). [2]K. Ramesh, D.K Tamrakar, “Improved determination of retardation in digital photoelasticity by load stepping”, Optics and Lasers in Engineering, vol. 33, 387-400(2000). [3]V. Sai Prasad, K.R. Madhu, K. Ramesh, “Towards effective phase unwrapping in digital photoelasticty”, Optics and Lasers in Engineering, vol. 42, 421-436(2004). [4]Dongsheng Zhang, Yongsheng Han, Bao Zhang, Dwayne Arola, “Automatic determination of parameters in photoelasticity”, , Optics and Lasers in Engineering, vol. 45, 860-867(2007). [5]Coker, E. G. and L. N. G. Filon, “A Treatise on Photoelasticity”, Cambridge University Press, New York, (1931). [6]Frocht, M. M., “Photoelasticity. Vol. 1”, John Wiley and Sons, New York, 1941; vol. 2, (1948). [7]Flanagan, J. H., “Photoelastic Photography”, Proc. ESA, vol. XV, no. 2, pp. 1-10, (1958). [8]Umezaki E., Tamaki T. and Takahashi S., “Automatic stress analysis of photoelastic experiment by use of image processing”, Exp. Tech., December pp. 22-27 (1989). [9]Yao, J. Y., “Extracting Isoclinics Using Image-processing Techniques”, Exp. Tech., Oct. pp. 10-11(1987). [10]Mawatari, A., Takashi M. and Toyoda Y., “Whole-Area Photoelastiv Analysis by Image Processing on the Principal Stress Direction and Saparation of Isochromatics from Isoclinics”, Trans. Of JSME, Ser. A, Vol. 55, NO. 514, pp. 1423-1428(1989). [11]Wang Z.F., Patterson E.A., “Towards Full Field Automated Photoelastic Analysis of Complex Components”, Strain, Vol. 27, May, pp. 49-53(1991). [12]Wang Z.F., Patterson E.A., “Use of phase-stepping with demodulation and fuzzy sets for birefringence measurement”, Opt Lasers Eng Vol. 22 pp. 91-104(1995). [13]Sai Prasad V., Madhu K.R. and Ramesh K., “Towards effective phase unwrapping in digital photoelasticity”, Opt Lasers Eng Vol. 42 pp. [14] James W. Dally and William F. Riley, “Experimental Stress Analysis”, McGraw-Hill International editions. pp. 425-439(1991) [15] Ramesh K. and Deshmukh S. S., “Three fringe photoelasticity: use of colour image processing hardware to automate ordering of isochromatics”, Strain, vol. 32 no. 3, pp. 79-86(1996). [16] Yao, J. Y., “Digital Image Processing and Isolinics”, Exp. Mech., vol. 30 no. 3, pp. 264-269 (1990). [17] Theocaris P. S. and Gdoutos E. E., “Matrix Theory of Photoelasticity”, Berlin and New York, Springer-Verlag (1979). [18] Brown. G. M. and Sullivan J. L., “The Computer-aided Holophotoelastic Method”, Exp. Mech., Vol 30, no.2 pp. 135-144(1990). [19] Hariharan P., Oreb B.F., and Eijux T., “Digital phase-shift interferome –try:a simple error-compensating phase calculation algorithm”, Appl. Opt. vol. 26 pp.2504(1987). [20] Ghiglia D. C., Mastin G. A. and Romero L. A., “Cellular-automata method for phase unwrapping”, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 4, pp.267- (1987). [21] Spik A. and Robinson D. W., “Investigation of the cellular automata method for phase unwrapping and its implementation on an array processor”, Optics and Lasers in Engineering, vol. 14, 25-37(1991). [22] Chang H. Y., Chen C. W., Lee C. K. and Hu C. P., “The tapestry cellular automata phase unwrapping algorithm for interferogram analysis”, Optics and Lasers in Engineering, vol. 30, no. 6, 487-502(1998). [23] Huang M. J. and Lai Cian-Jhih, “Phase unwrapping based on a parallel noise-immune algorithm”, Optics and Laser Technology, vol. 34, no.6, 457-464 (2002). [24] 陳森案,”相位重建之影像處理技術應用於光學量測之研究” ,中興大學機械工程學研究所碩士論文,中華民國九十一年七月。 [25] 周文彬, “平行性區域形相位展開技術應用於雷射光學量測之研究”,中興大學機械工程學研究所碩士論文,中華民國九十二年七月。 [26] 林智文, “調控型相位展開及顯微光學量測之研究”,中興大學機械工程學研究所碩士論文,中華民國九十三年七月。 [27] Goldstein R. M., Zebker H. A. and Werner C. L., “Satellite radar interferometry - Two-dimensional phase unwrapping”, Radio Science, vol. 23, no.4, pp. 713-720(1988).zh_TW
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/2123-
dc.description.abstract光彈應力分析是一個很普遍且研究成熟的技術。由光彈實驗取得兩組有用的基本數據,一組為等色線包裹相位圖,一組為等傾線包裹相位圖;等色線包裹相位圖為具有相同主應力差值點的軌跡,同時直接反映了主應力差值,等傾線包裹相位圖為具有相同主應力方向點的軌跡,同時直接反映了主應力的方向;二者均為光彈應力分析中之重要參數。本文的主要目的是修正光彈等色線包裹相位圖,使相位展開技術能順利完成,進而得到我們須要得知的物理量-相對延遲量(主應力差)。在光彈法圓偏光架設中,應用相移技術求解等色線包裹相位圖,過程中發現包裹相位圖干涉條紋有”錯位現象” 。此現象使等色線包裹相位圖產生不連續點,且不利於相位展開進行。傳統做法為切除部分相移圖後,僅能作部分相位還原。本文解釋了相位圖干涉條紋”錯位現象” 的發生原因,及提出等色線包裹相位圖不連續點修正方法。最後以電腦模擬圓盤試片受壓狀態下之光彈模擬,使用修正後等色線包裹相位圖執行相位展開,並與有限元理論解做比較可證明這些方法的可行性與準確性。zh_TW
dc.description.abstractPhotoelastic stress analysis is a well known and documented technique. It is usually done by using information from isochromatic and isoclinic patterns. Tthe isochromatic the infomation of differences of the principle stresses and the isoclinic gives the information of their principal stress directions. The main purpose of this article is to improvement of isochromatics wrapped phase map can make the phase to unwrap successfully and get the physical quantity we want to know, relative retardation. Phase-shifting techniques in photoelasticity have a peculiar problem of isoclinic-isochromatic interaction, which lead to ambiguous zones in phase map. These ambiguous zones produced inconsistency. These inconsistencies formed by ambiguous zones cause phase unwrapping failure. A comprehensive discussion on the reason for the formation of ambiguous zones is presented in this paper. A new method is developed to remove this inconsistency in the phase map. Finally, the computer simulation results obtained for disk-in-compression tests presented here in comparison with theoretical solutions demonstrate that these methods are both simple to use and very accurate.en_US
dc.description.tableofcontents目錄 致謝 I 摘要 II Abstract III 目錄 IV 圖表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1. 研究動機與方法 1 1.2. 相關文獻回顧 2 1.3. 論文大綱 4 第二章 光彈原理 6 2.1. 偏極光 6 2.2. 雙折性材料(Birefringence Material) 6 2.3. 光-應力定律(Stress-Optical Law) 7 2.4. 光彈的幾種架設方式 9 2.4.1. 平面偏極場的架設 9 2.4.2. 圓偏極場的架設 14 2.5. 光彈矩陣理論 18 2.5.1. Jones vector與Jones matrix 19 2.5.2. Jones calculus 22 2.6. 光彈矩陣法與幾何方法的比較 23 2.7. 平面偏極場的Jones calculus 24 2.8. 圓偏光場的Jones calculus 25 第三章 相移干涉術及相位展開法之原理與簡介 27 3.1. 四步相移法在平面偏極場上的應用 27 3.2. 五步相移法在圓偏極場上的應用 30 3.3. 六步相移法在圓偏極場上的應用 31 3.4. 相位圖π modulus轉2π modulus 33 3.5. 相位展開(UNWRAPPING) 35 3.5.1. 調控式平行相位展開法簡介 37 3.6. 不連續點的定義、形成原因與其影響 39 第四章 電腦模擬及相位圖不連續點修正方法探討 41 4.1. 電腦模擬應力分析 42 4.2. 平面偏極場電腦模擬 42 4.2.1. 平面偏極場四步相移電腦模擬 44 4.2.2. 等傾角相位圖相位展開電腦模擬 46 4.2.3. 主應力角相位展開結果比對 47 4.3. 圓偏光場光彈電腦模擬 48 4.3.1. 圓偏極場五步相移電腦模擬 48 4.3.2. 圓偏極場六步相移電腦模擬 52 4.3.2.1. 圓偏極場六步相移主應力角電腦模擬 53 4.3.2.2. 主應力角相位比對 53 4.3.2.3. 圓偏極場六步相移主應力差電腦模擬 54 4.3.3. 相位圖產生不連續點原因探討 57 4.4. 等色線包裹相位圖不連續點修正方法 62 4.4.1. 等色線包裹相位圖使用MASK修正方法 63 4.4.2. 等色線包裹相位圖使用偵測不連續點修正方法 71 4.4.3. 等色線包裹相位圖使用三角函數修正方法 78 第五章 實驗結果 82 5.1. 實驗設備 82 5.2. 實驗圖(一) 83 5.2.1. 實驗圖資料處理 85 5.3. 實驗圖(二) 89 5.3.1. 實驗圖資料處理 91 5.4. 實驗圖(三) 95 5.4.1. 實驗圖資料處理 97 5.5. 實驗圖(四) 101 5.5.1. 實驗圖資料處理 103 第六章 結論 108 參考文獻 110 圖表目錄 圖 2-1 平面偏極場架設 10 圖 2-2 偏極光在試件的分解 11 圖 2-3平面偏極場中分析板的分量情形 12 圖 2-4 圓偏極場的架設 14 圖 2-5 圓偏極場中分析板的分量情形 17 圖 2-6 偏極板的偏極作用 20 圖 2-7 平面偏光場架設方式 24 圖 2-8 圓偏光場架設方式 25 圖 3-1 同時轉β角時平偏暗場主應力與分析板角度關係 28 表 3-1 六步相移各光學元件角度配置 32 圖 3-2 相位所在象限判別圖 33 圖 3-3 真實相位判別表 34 圖 3-4 π modulus轉2π modulus 34 圖 3-5 wrap效應示意圖 35 圖 3-6 調控式相位展開法遮罩示意圖P為基準點,灰色區為周圍點數。 37 圖 3-7 調控式平行相位展開法測試 39 圖 3-8 四點封閉檢測示意圖 40 圖 4-1 流程圖 41 圖 4-2 由ansya分析軟體輸入之主應力差及主應力角資料 43 圖 4-3 (a)起偏器=90° 分析板=0° 平偏暗場光強圖 (b)起偏器=90° 分析板=90° 平偏亮場光強圖 43 圖 4-4 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 44 圖 4-5 依公式(3-9)解圖4-5 (a)~(d)的π modulus相位圖 45 圖 4-6 依公式(3-9)解圖4-4(a)~(d)的2π modulus相位圖 45 圖 4-7 (a)完成相位展開之相位圖 (b)徑度轉角度之值域 (c)調整角度值域於+/-90° 46 圖 4-8 相位展開與理論值主應力角整場誤差分佈 47 圖 4-9 由應力分析輸入之主應力差及主應力角資料 48 圖 4-10 圓偏光場五場光強分佈圖 (a)轉動分析板0度 (b)轉動分析板45度 (c)轉動分析板90度 (d)轉動分析板90度 (e)轉動分析板90度 49 圖 4-11 (a)依公式(3-14)解圖4-10(a)~(e)的2π modulus相位圖 (b)局部放大圖 50 圖 4-12 相位圖不連續點分佈,白點為不連續點 51 圖 4-13 相位展開過程中水管圖於不連續點持續不停的運作 51 圖 4-14 依照表3-1得到的六步相移I1~I6場光強分佈圖 52 圖 4-15 (a)依公式(3-15)解圖4-14 I1~I6的2π modulus相位圖 (b)徑度轉角度 53 圖 4-16 相位展開與理論值主應力角整場誤差分佈 54 圖 4-17 (a)依公式(3-16)解圖4-14 I1~I6的2π modulus相位圖 (b)圖4-17(a)的局部放大圖 (c)依公式(3-17)解圖4-14 I1~I6的2π modulus相位圖 (d)圖4-17(c)的局部放大圖 (e)依公式(3-18)解圖4-14 I1~I6的2π modulus相位圖 55 圖 4-18 (a)相位圖4-17(a)的不連續點,共765點 (b)相位圖4-17(c)的不連續點,共377點 56 圖 4-19 (a)主應力差值由下到上遞增 (b)主應力角由左到右遞增 58 圖 4-20 分析板為0°圓偏光暗場 58 圖 4-21 分析板為45° 59 圖 4-22 分析板為90° 59 圖 4-23 分析板為135° 60 圖 4-24 分析板為180° 60 圖 4-25 依五步相移公式(3-14)解圖4-22~圖4-26的2π modulus 相位圖 61 圖 4-26 五步相移包裹相位圖(圖4-25)不連續點分佈 61 圖 4-27 等色線相位圖修正流程圖 63 圖 4-28 相位圖修正示意圖 64 圖 4-29 等色線相a位圖修正流程圖 65 圖 4-30 相位圖修正示意圖 66 圖 4-31 等色線相位圖修正流程圖 67 圖 4-32 相位圖修正示意圖 68 圖 4-33 (a)由圖4-28(d)完成相位展開之等色線相位圖 (b)由圖4-17(e)完成相位展開之等色線相位圖 (c)由圖4-30(d)完成相位展開之等色線相位圖 (d)由圖4-32(d)完成相位展開之等色線相位圖 69 圖 4-34 相位展開與理論值主應力差整場誤差分佈 70 圖 4-35 等色線包裹相位圖不連續點修正流程圖 72 圖 4-36 (a)β=-45°之MASK (b)初步修正後 (c) β=45°之MASK (d)完成相位圖不連續點修正 (e)將圖4-36(d)相位展開 (f)相位展開與理論值主應力差整場誤差分佈 73 圖 4-37 相位圖修正區域示意圖 74 圖 4-38 (a)β=0°之MASK (b)完成相位圖不連續點修正 (c)將圖4-40(b)相位展開 (d)相位展開與理論值主應力差整場誤差分佈 75 圖 4-39 相位圖修正區域示意圖 76 圖 4-40 (a)β=-45°之MASK (b)初步修正後 (c) β=45°之MASK (d)完成相位圖不連續點修正 (e)將圖4-40(d)相位展開 (f)相位展開與理論值主應力差整場誤差分佈 77 圖 4-41 相位圖修正區域示意圖 78 圖 4-42 (a)公式(3-14)分子分母各乘cos2α所得到的包裹相位圖 (b)公式(3-16)分子分母各乘sin2α所得到的包裹相位圖 (c)公式(3-17)分子分母各乘cos2α所得到的包裹相位圖 (d)將圖4-42(a)相位展開 (e)將圖4-42(b)相位展開 (f)將圖4-42(c)相位展開 (g)圖4-42(d)與理論值主應力差整場誤差分佈 (h)圖4-42(e)與理論值主應力差整場誤差分佈 (i) 4-42(e)與理論值主應力差整場誤差分佈 80 表 4-1 三種修正方法優缺點示意圖 81 圖 5-1 (a)光源 (b)光彈儀 (c)待測物 (d)四分之一波板 82 圖5-2 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 83 圖5-3 圓偏光場六場光強分佈圖(a)I1 (b)I2 (c)I3 (d)I5 84 圖 5-4 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 85 圖 5-5 (a)依公式(3-9)解圖5-4(a)~(d)的2π modulus相位圖 (b)完成相位展開之相位圖 (c)徑度轉角度並且減掉90度 86 圖 5-6 經由LabVIEW 7.1程式得到的圓偏光場六場光強分佈圖(a)I1 (b)I2 (c)I3 (d)I5 87 圖 5-7 (a)依公式(3-16)解圖5-6(a)~(e)的2π modulus相位圖 (b)圖5-7(a)不連續點數1961點 (c)MASK白色區域為主應力角大於90.1°區域 (d)不連續點修後之相位圖 (e)經圖5-7(e)相位展開圖 88 圖 5-8 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 90 圖 5-9 由 (a)分析板=0° (b)分析板=45° (c)分析板=90° (d)分析板=135° (e)分析板=180° 91 圖 5-10 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 92 圖 5-11 (a)依公式(3-9)解圖5-10(a)~(d)的2π modulus相位圖 (b)完成相位展開之相位圖 (c)徑度轉角度並且減掉90度 93 圖5-12 經由LabVIEW 7.1程式得到的圓偏光場五場光強分佈圖 (a)I1 (b)I2 (c)I3 (d)I4 (e)I5 94 圖5-13 (a)依公式(3-14)解圖5-12(a)~(e)的2π modulus相位圖 (b)圖5-13(a)不連續點數293點 94 圖 5-14 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 95 圖 5-15 由 (a)分析板=0° (b)分析板=45° (c)分析板=90° (d)分析板=135° (e)分析板=180° 96 圖 5-16 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 97 圖 5-17 (a)依公式(3-9)解圖5-16 (a)~(d)的2π modulus相位圖 (b)完成相位展開之相位圖 (c)徑度轉角度並且減掉90度 98 圖5-18 經由LabVIEW 7.1程式得到的圓偏光場五場光強分佈圖 (a)I1 (b)I2 (c)I3 (d)I4 (e)I5 99 圖 5-19 (a)依公式(3-14)解圖5-18(a)~(e)的2π modulus相位圖 (b)圖5-19(a)不連續點數1961點 (c)MASK白色區域為主應力角大小於90.1°區域 (d)不連續點修後之相位圖 (e)經圖5-19(e)相位展開圖 100 圖5-20 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 102 圖5-21圓偏光場六場光強分佈圖(a)I1 (b)I2 (c)I3 (d)I4 (e)I5 (f)I6 103 圖 5-22 (a)起偏器=90° 分析板=0° (b)起偏器=67.5° 分析板=-22.5° (c)起偏器=45° 分析板=-45° (d)起偏器=22.5° 分析板=-67.5° 103 圖 5-23 (a)依公式(3-9)解圖5-22(a)~(d)的2π modulus相位圖 (b)完成相位展開之相位圖 (c)徑度轉角度並且減掉90度 104 圖 5-24經由LabVIEW 7.1程式得到的圓偏光場六場光強分佈圖(a)I1 (b)I2 (c)I3 (d)I4 (e)I5 (f)I6 105 圖 5-25 (a)依公式(3-18)解圖5-24 (a)~(e)的2π modulus相位圖 (b)圖5-25(a)不連續點數313點 (c)經圖5-25(a)相位展開圖 106zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher機械工程學系所zh_TW
dc.relation.urihttp://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh1?DocID=U0005-2508200814060100en_US
dc.subjectisochromatics wrapped phase mapen_US
dc.subject等色線包裹相位圖zh_TW
dc.subjectinconsistencyen_US
dc.subjectunwrappingen_US
dc.subject不連續點zh_TW
dc.subject相位展開zh_TW
dc.title光彈相位圖不連續點之探討與改善zh_TW
dc.titleThe study for improvement of photoelasticity inconsistent phase mapen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.languageiso639-1en_US-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.grantfulltextnone-
item.fulltextno fulltext-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
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