数字图像相关（digital image correlation，DIC）方法是一种物体变形的非接触式测量方法，包括局部DIC方法和全局DIC方法。局部DIC方法未考虑变形协调导致局部化变形测量结果存在一定的误差，而全局DIC方法充分考虑了变形协调，但测量效率不高。为此，对于测量局部化出现后的变形，提出了一种全局与局部匹配相结合的局部化变形测量DIC方法。首先，利用局部DIC方法测量物体表面的变形并确定全局DIC方法的计算区域；然后，利用全局DIC方法测量该区域的变形，并以该测量结果更新局部DIC方法的测量结果。通过虚拟剪切带形成的数值实验和土样的双轴压缩实验，对比了局部DIC方法、亚像素初值的九节点全局DIC方法和提出方法的测量结果。研究发现，当尺寸合适时，提出方法在增加少量测量耗时的情况下可保证局部化变形测量精度，测得的剪切带内最大剪切应变的最大值比局部DIC方法的更大。相较于局部DIC方法，提出方法和亚像素初值的九节点全局DIC方法更适于测量局部化出现后的变形，且提出方法在测量效率方面更具优势。

数字图像相关 (DIC) 方法是一种重要的位移和应变非接触式测量方法。为了对物体的非均匀应变进行准确测量,在DIC方法中引入位移最小一乘拟合,鉴于最小一乘拟合解析方法求解困难,采用基于模拟退火的混合粒子群算法进行求解。开展了虚拟剪切带形成的数值实验和相似材料断层滑移实验,并对非均匀变形条件下最小一乘拟合和最小二乘拟合的应变测量结果进行对比。研究发现:对于非均匀应变测量,最小一乘拟合的结果要优于最小二乘拟合;而对于均匀应变测量,两种方法具有相同的精度。

为了利用数字图像相关(DIC)方法对剪切带的位移和应变进行测量, 提出了一种修正的子区分割法。根据子区中心点的坐标和剪切带的倾角确定分割线, 对分割后的两个子区分别进行搜索, 并根据相关性较好的子区确定测点的位移。利用提出方法和传统DIC方法分别计算了源图片产生裂纹情形及变形产生剪切带情形下测点的位移和应变。结果表明, 在裂纹及剪切带附近, 修正的子区分割法的位移误差限分别为0.2像素及0.25像素, 传统DIC方法的位移误差限分别高达3像素及0.6像素; 在剪切带内, 修正的子区分割法的剪应变误差限小于或等于传统方法的; 修正的子区分割法具有较好的计算剪切带的位移和应变的能力。

散斑图质量对数字图像相关(DIC)方法的测量精度具有重要的影响。以平均灰度梯度这一传统的散斑图质量评价参数作为基础, 提出了一种新的评价参数--平均一阶及二阶灰度梯度商, 该参数同时考虑了一阶和二阶灰度梯度。从整体上来说, 一阶灰度梯度的曲面比较光滑, 而一阶及二阶灰度梯度商的曲面比较粗糙。采用Zhou等人提出的方法制作了80张模拟散斑图, 对这些模拟散斑图的传统参数和提出参数进行了计算。结果表明: 当散斑半径相同时, 随着散斑数量的增加, 两种参数均先增加, 后减小；当散斑数量一定时, 二者均有一个峰值;散斑半径越大, 提出参数的峰值越大, 而传统参数的峰值越小。对提出参数的峰值所对应的4张散斑图进行了多次连续平动, 并使用DIC方法测量了测点的水平位移。结果表明, 在提出参数越大的散斑图上测点的水平位移误差越小, 在一定程度上验证了提出参数的正确性。