1.一种基于散斑打印的纸弹性模量测试方法,其特征在于,步骤如下:(1)将需测试的纸材料裁成适合打印的标准尺寸纸;然后按预设要求制作模拟散斑图;
将模拟散斑图及距离为标距的两条虚线打印到标准尺寸纸上;该模拟散斑图采用如下公式制作:式中,I是模拟散斑图像素点(x,y)处的灰度值;I0是模拟散斑图中的最大灰度值;s为散斑总数目;a为实验所得到的图像中散斑尺寸;(xk,yk)是一组随机数,表示第k个散斑的坐标位置;
(2)将标准尺寸纸裁成标准拉伸试样,利用电子万能试验机进行拉伸实验;利用两个CCD相机分别同步采集标准拉伸试样标距两端散斑的数字图像;
(3)在CCD相机拍摄到的两组图像序列中,选取同一加载时刻即同一载荷下的两幅图像分别作为各组的参考图像,利用数字图像相关方法计算得出每一组图像中标距端部虚线在拉伸方向的相对位移,利用下式,计算某加载时刻标距的相对线应变△ε:式中,△d1和△d2为 某加载时刻标距两端虚线的相对位移,l为标距长度;
(4)计算不同时刻图像对应的载荷与参考图像对应的载荷的差值△F,并除以标准拉伸试样横截面积A,得到相对的应力△σ,作出△σ-△ε曲线;
(5)对△σ-△ε曲线线性段进行一次多项式拟合,其斜率即为测得弹性模量E。
2.如权利要求1所述基于散斑打印的纸弹性模量测试方法,其特征在于,步骤(1)中,采用以下方式确定模拟散斑图的参数:(A)模拟散斑图的宽度b',单位为pixel,采用下式确定:b'=b×r',式中,b为标准尺寸纸的宽度,单位为inch;r'为模拟散斑图分辨率,单位为ppi;
(B)模拟散斑图的高度h',单位为pixel,依据下式确定:式中,r为实验所获得的图像中图像实际尺寸与像素的比例关系,单位为ppi,h为实验所获得的图像中散斑区域的高度,单位为pixel;
(C)模拟散斑图中的散斑尺寸a',单位为pixel,根据下式获得:式中,a为实验所得到的图像中散斑尺寸,单位为pixel;
(D)确定散斑总数目s,采用以下公式:
式中,N为模拟散斑图像素点总数,等于模拟散斑图高h'和宽b'的乘积,该式代表模拟散斑图中一半的像素为散斑颗粒。
3.如权利要求1所述基于散斑打印的纸弹性模量测试方法,其特征在于,在标距两端打印模拟散斑之前,在两个相邻模拟散斑图的h'/2高度分别做一条虚线,用以确定标距端点位置。
4.如权利要求1所述基于散斑打印的纸弹性模量测试方法,其特征在于,将模拟散斑图打印到标准尺寸纸上时,应使模拟散斑图与标准尺寸纸同宽,且只在标距两端打印模拟散斑图。
5.如权利要求1所述基于散斑打印的纸弹性模量测试方法,其特征在于,步骤(3)中,计算某时刻标距两端虚线的相对位移△d1和△d2时,采用标距两端虚线处多个像素点的位移取平均值进行计算。
6.如权利要求5所述基于散斑打印的纸弹性模量测试方法,其特征在于,步骤(3)中,计算某时刻标距两端虚线的相对位移△d1和△d2的步骤如下:将代表标距端部的虚线置于图像正中,用数字图像相关方法计算标距端部拉伸方向的位移时,在虚线上选取n个点进行计算,n个点位置选择在图像中部;用下式分别计算:式中, 代表由数字图像相关方法测
得的标距两端所选取的编号为1~n的像素点的位移值。