数字图像相关法测量具有非接触式、全场测量、结构简单等优点而得到广泛研究和应用。传统的应变场计算方法以位移场局部最小二乘拟合过程为核心, 使用全场统一的子区大小进行计算。在非均匀变形测量过程中, 这种计算方式存在较大的算法误差。较大的应变子区会使局部的变形梯度平滑, 而较小的应变子区不能对位移场误差进行有效地抑制。因此, 根据位移场局部梯度强度提出了一种位移场修正和动态选择应变计算子区大小的方法, 并且模拟生成散斑图像进行仿真。结果表明：所提方法有效降低了数字图像相关法在非均匀变形测量过程中的计算误差, 同时系统精度也得到提升。基于位移场局部梯度强度的动态子区选择算法原理简单, 计算准确度高。

光纤传感技术以其抗电磁干扰、 高精度、 易组网等优势在航空航天及地下工程领域的声发射传感中得到了广泛应用。 针对光纤光栅声发射监测系统, 目前研究侧重于均匀光纤光栅的动态应变场传感特性, 基于相移光纤光栅(phase-shifted fiber Bragg grating, PS-FBG)这一新型光纤光栅器件, 重点研究声发射激励产生的动态应变场下相移光纤光栅的光谱特性变化规律。 首先利用传输矩阵理论, 建立PS-FBG的动态应变传感模型, 利用指数衰减的余弦函数模拟声发射激励产生的动态应变场。 通过数值仿真, 详细研究PS-FBG光谱对动态应变场幅度、 采样时刻、 衰减系数、 声发射频率及波长的响应特性。 结果表明, PS-FBG反射谱形状随声发射频率与采样时刻呈现周期性变化, 具体表现为透射窗口所对波长产生周期性漂移, 而带宽变化不明显； 随着动态应变场幅值越大, PS-FBG反射谱的谐振峰向两侧逐渐增多, 透射窗口所对波长漂移很小； 一定范围内衰减系数对PS-FBG光谱影响较大； 而当声发射波长为0.1～2 L时, 对PS-FBG光谱产生较大影响, 此时光谱畸变较严重, 在此范围外, 光谱形状不发生明显变化。 最后, 搭建连续信号激励下的动态应变场实验平台, 分析不同幅度a与频率f变化下PS-FBG的光谱特性, 实验结果与仿真结果较好吻合。 表明PS-FBG光谱对不同声发射激励产生的动态应变场响应不同, 呈现一定规律性, 该研究为基于相移光纤光栅传感技术的声发射传感提供理论指导。

采用传输矩阵法系统研究轴向非均匀应变场下相移光栅光谱特性, 对均匀应变、 线性应变、 二次应变以及三次应变分布下相移光栅反射谱进行仿真, 分析应变分布函数各项系数对反射率、 通透带宽、 透射窗口对应波长以及光谱形状的影响, 并得出规律性结论。 基于不同形状悬臂梁组建应变调谐实验装置, 利用有限元法计算固定于不同形状悬臂梁表面相移光栅栅区应变分布, 结合数值计算结果进行相移光栅应变调谐实验, 研究相移光栅栅区轴向在均匀应变场、 线性应变场以及二次应变场下相移光栅的反射光谱, 实验结果表明在不同应变场下相移光栅反射谱呈现规律性变化, 与仿真结果很好吻合。

利用双光束激光焊接适应性好，焊接过程稳定等优点来改善单束激光焊接在不等厚板拼焊中的适应性，提高焊接质量。采用双光束激光对板厚为1.4mm和0.8mm的不等厚钢板进行拼焊试验。首先对不等厚板双光束激光焊接的熔化特性进行了研究。研究了光束能量比、光束作用位置和有效光束尺寸对焊缝成形的影响。对不等厚板双光束激光焊接的应力应变场进行分析研究，结果表明，不等厚板拼焊后的残余应力应变场分布不对称，薄板一边整体变形大于厚板一边。