摘要
本研究旨在利用单台高速摄像机恢复在爆炸载荷作用下受夹紧的圆形板面的瞬态面外位移场，作为一种低成本替代方案，用于处理圆形板面这类轴对称结构响应的问题，从而替代传统的立体数字图像相关技术。薄金属板在爆炸载荷作用下的动态响应是防护结构设计中的重要问题，传统上是通过数字图像相关技术来研究的。虽然该技术能够提供高空间分辨率的全场位移测量数据，但它需要使用立体摄像机、控制照明、生成散斑图案以及复杂的校准流程，这些都会大大增加实验成本和复杂性。本研究提出了一种适用于轴对称材料测试的单目光学方法，可用于研究在均匀冲击载荷作用下圆形支撑的各向同性板的响应，无需借助数字图像相关技术即可获取瞬态面外位移场。实验中，受夹紧的圆形铝板在冲击管封闭端处由不同质量的PG-3炸药引爆产生爆炸载荷，板的暴露面与冲击管横截面相匹配，以此形成轴对称压力载荷。每块试样背面标记的直径参考线由单台高速摄像机记录下来，随后通过轴对称变形几何形状计算出透视校正值，进而重建出沿直径方向的时序位移分布曲线。之后，通过3D扫描将每块板在测试后的永久变形形状数字化，作为基准数据来验证光学重建结果的准确性。重建出的位移曲线与扫描数据高度吻合：对于常规响应情况，均方根误差分别为1.251毫米，归一化平均残差为6.57%（案例A）和1.793毫米，归一化平均残差为9.20%（案例B）；而对于那些反常的响应情况，均方根误差为1.043毫米，归一化平均残差为14.93%（案例C）。由此可见，可以利用对称性这一特性作为主动测量原理，在大幅降低实验工作量的同时，无需专门的立体光学设备即可获得精确的爆炸响应数据。
