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数字散斑相关方法(DSCM)是一种非接触的光测力学实验方法。具有对测量环境适应性好(可使用白光为光源,无需隔振)、实验准备简单、可测试件尺度范围大、全场非接触测量等优点,因而适于发展成为一种实用的光测力学方法。DSCM目前在理论和应用方面仍存在多方面不足:DSCM缺少一个相对完整严格的理论体系;将DSCM应用于复杂工程结构及现场工程测量方面的研究工作尚处于起步阶段,实际应用存在的问题缺少好的解决办法。本文将运动估计理论、有限元单元位移插值理论以及光滑样条拟合理论引入DSCM中,完善了DSCM的理论体系,发展了新型的DSCM位移及应变计算方法,并将DSCM应用于复杂结构及现场实测中,进行相应的测试研究工作。论文进行了DSCM理论的研究,主要成果包括:(1)借助视频图像压缩理论中运动估计(ME)技术的基本思路,完善了DSCM的理论体系。指出DSCM的理解和研究应从五个方面进行:位移表征模式、目标函数、搜索方法、亚像素求解方法和应变计算方法;(2)基于有限元理论的单元位移插值模式发展了基于节点位移表征模式的DSCM (NDR-DSCM);(3)采用光滑样条函数理论,发展了一种用于DSCM应变场计算的光滑样条位移场平滑方法;(4)针对DSCM在测量界面非均匀变形,以及DSCM在现场实测中遇到的散斑图像不均匀光照、物面分辨率变化以及大刚体位移等问题,分别开发了相应的DSCM改进算法。以上工作进一步完善了DSCM理论,丰富了DSCM算法,并为DSCM应用于实测进行了必要的准备工作。论文将DSCM应用于复杂工程结构及现场实测中,主要工作包括:(1)用DSCM对桥梁墙式基础进行了模型实验研究,得到了稳定的界面剪应力分布规律,并分析了界面剪应力分布规律的影响因素;(2)用DSCM进行了大型组合钢桥关键区域变形的现场实测,得到了钢桥结合部铆钉处的应力集中情况。以上研究验证了DSCM在复杂工程结构及现场实测中的可行性,并在一定程度上显示了DSCM的优越性。