裂纹缺陷体积百分数与CT数的关系分析

本文利用混合体的线性衰减系数的线性表示,推导出材料受力环境下,不含杂质时,微裂纹群的出现所带来的密度相对变化量与CT数相对变化量之间的关系式。进一步分析得到了裂纹缺陷体积百分数相对变化量与CT数相对变化量之间的关系式。含单杂质时,得到了裂纹缺陷体积百分数相对变化量与CT数相对变化量的关系式,并且把结论进一步推广到多杂质情形。为后期利用CT进行材料疲劳寿命分析奠定了理论基础。     

含能材料损伤裂纹的工业CT图像分析

高聚物粘结炸药(PBX)可看作由炸药晶体及各种添加剂构成的多组份复合材料,为研究温度冲击时裂纹在炸药内部结构中扩展的过程,采用微焦点X射线CT扫描技术获得不同温度冲击条件下,炸药破裂过程中的一系列CT图像.本文根据CT差值图像,由是否出现线状影像判断裂纹的存在,通过变换CT差值图像中像素值的阈值范围分析裂纹的分布特点.基于CT物理原理对裂纹区域进行选取和定量化描述,研究了含能材料CT图像中裂纹形态判定和扩展方式的问题,从理论上探讨了含能材料损伤破坏的细观机理,为今后进一步利用CT进行材料疲劳寿命等相关分析提供一种新的方法.     

锥束CT的CT值标定方法

CT值是医学CT重建图像的一个必备要素,在某些场合下已成为医生诊断疾病的辅助工具,比如骨密度测量、图像分割与识别等。本文介绍一种锥束CT的CT值转换方法。借助Sedentex CT模体,分别获得5种材料的标称CT值和锥束CT衰减系数重建值,并经线性拟合,建立起标称CT值和衰减系数重建值之间的转换方程。最后,分析对比度噪声比和图像灰度值均匀性偏差在CT值转换后的变化情况。      

基于参考组分的双能CT成像方法

双能CT材料分解对了解物质内部材料分布有重要作用,常规CT所使用的X射线能谱分布未知,无法根据能量信息获得材料衰减系数,并且连续能谱投影与单能重建算法不匹配,导致重建图像衰减系数和材料理论衰减系数之间存在误差,分解结果不准确.针对上述问题,本文引入参考组分获得等效能量信息,进而获得材料的单能衰减系数,并且引入邻域空间欧...     

X射线岩石CT的历史与现状

采用X射线CT技术无损探测岩石内部结构和裂纹演化过程 ,起源于 2 0世纪 80年代后期 ,由最初对CT图像的认识逐步深化为对岩石裂纹演化规律的分析和应用研究。基于室内岩石试件扫描断面的CT图像 ,目前在岩石变形破坏过程的实时监测、加荷条件多样化、裂纹演化规律性、裂纹宽度的定量测量、岩石裂纹三维图像重建、损伤演化与损伤变量分析、CT成果应用研究等方面取得了一系列进展。岩石CT面临的主要问题是如何获得各种试验条件下精确的CT图像及其成果的应用研究。岩石CT的生命力在于自身理论、技术发展和在相关领域的应用程度     

9 MeV工业CT系统下一种简单的 线衰减系数测定方法

在考虑选择射线源能量、计算射线源的穿透能力或研究材料屏蔽性能时,被检测材料的线衰减系数是一个重要参数。本文基于9 MeV工业CT系统,提出一种简单的线衰减系数测定方法,对CT检测工作中常见的铝（Al）、钨（W）和钢（Fe）材料进行线衰减系数的测定。首先,选取不同厚度的金属材料,分别放置于探测器与射线源之间,使中心射束垂直透过金属材料;然后分别读取不同厚度金属材料下探测器通道的示数,通过线性拟合计算出被检测材料的线衰减系数;最后将测定结果与文献和NIST数据库中的结果进行比较。结果表明,通过实验测定的三种材料的线衰减系数比较准确,实验结果可用于相同材料的CT检测中,也可采用本文方法计算其他材料的线衰减系数。      

基于CT扫描图形的混凝土单轴压缩动力破坏过程分形研究

当前利用CT研究混凝土处于"观察研究阶段",未能对CT试验资料进行定量地描述,严重浪费了CT数资源。本文利用与CT扫描仪配套的便携式动力加载设备,进行了混凝土动力加载实时扫描试验;记录了混凝土动力加载破坏的全过程。根据所获混凝土各受力阶段的CT扫描图,借助于数字图像处理技术和差分盒维数方法,得出了混凝土试样的裂纹演化图像,并计算了试样CT扫描图的分形维数,从细观层面上对混凝土在动荷载作用下的裂纹演化规律进行了定量化研究。在动力单轴压缩荷载作用下,混凝土试样的裂纹穿越骨料追随能量释放最快路径发展;混凝土试样的CT扫描图像有很好的分形特征;以分形维数建立的损伤变量能较好地反映出混凝土试样损伤裂纹的演化规律;分形维数可作为研究混凝土裂纹演化的定量参数。     

动载作用下混凝土细观损伤的CT图像分割和灰度共生矩阵特征值研究

动载作用下混凝土随应力变化的系列CT图像完整地记录了混凝土内部破损过程,在CT图像中能直接观察到细观裂纹时混凝土往往已发生宏观破坏,挖掘混凝土材料损伤的细观信息是混凝土细观力学分析的核心。本文基于混凝土单轴动态压缩CT试验,获得不同应力阶段的横断面CT图像,分别应用图像分割技术和灰度共生矩阵法提取孔隙率和4个特征值,研究孔隙率和4个特征值随应力的变化规律。结果表明孔隙率随应力的增加显示出单调增加的总趋势,个别部位在应力水平较小时孔隙率随应力增加变化不大,反映出混凝土的压密效应。受压密效应影响,对比度在低应力水平时随应力增加有升有降,能量对应力变化不够敏感,相关性和同质性随应力的增加单调增加,对应力变化较为敏感,能反映混凝土整体损伤过程。对混凝土CT图像进行分区后再研究孔隙率、同质性和相关性随应力的变化,可以更好地反映动载作用下混凝土的细观损伤过程。      

基于时间演化的天然气水合物CT图像阈值分割

微米X射线计算机断层扫描作为一种数字岩心探测手段,被广泛应用于研究含天然气水合物沉积物赋存形态,但由于水合物与水对X射线的衰减系数相近,二者在CT图像中灰度区间存在交集,导致在从CT图像上对水合物与水进行分割时存在强非唯一性。为提高对CT图像中水合物与水阈值分割的准确性,本文通过分析天然气水合物生长过程中不同时刻CT图像直方图特征,提出归一化CT图像及其直方图的方法。首先选定甲烷气与石英砂的峰值灰度基准;然后用高斯函数分别对当前CT图像直方图中的甲烷气与石英砂曲线进行拟合,得到当前CT图像直方图中的甲烷气与石英砂峰值灰度;再将当前CT图像直方图中的甲烷气峰值灰度与石英砂峰值灰度归一化到选定的峰值灰度基准;进而用归一化的直方图对CT图像进行归一化;最后根据归一化灰度直方图的变化趋势,定量统计得到CT图像中水合物增加和气-水减少的灰度区间,完成图像中不同组分的阈值划分。实验结果表明,提出的阈值分割方法能够为天然气水合物CT图像中水合物与水边界的确定和水合物饱和度计算提供定量的依据,具有实际的工程应用价值。      

全组合最优化Q值计算方法

针对频谱比值法在高低频端频谱能量较低处频谱比值点扰动大、抗噪能力差的特点,本文提出了频谱匹配Q值计算方法,将Q值的计算过程从频谱对数域转换到频谱域,利用频谱的匹配程度作为优化目标函数,减小了计算误差,提高了算法的抗噪能力.进一步应用上述方法计算出准确的检波器级间地层吸收衰减系数,并利用推导出的级间吸收衰减系数(检波器间吸收衰减系数)与层吸收衰减系数(相邻检波器间吸收衰减系数)的关系式建立超定方程组,通过优化迭代方法计算出准确合理的地层层Q值.利用该方法对胜利油田垦71工区J41井零偏VSP资料进行处理,提取的Q值与地层含油气性对应关系良好.     

CT系统的能谱估计及射束硬化校正算法

本文给出对CT系统X射线能谱的估计算法和单成分被测物体CT成像的射束硬化校正算法，并给出和分析了数值模拟结果。     

超声激励低渗煤层甲烷增透机理

超声激励增透煤层是一种不受甲烷储层地质条件和气源特性限制,具有普遍应用价值的增采技术.但由于煤岩致密、裂隙发育,煤岩孔隙度存在多尺度效应,受储层介质尺度效应影响的增透促吸机理尚不明确.本文通过CT观测实验和渗透率测定实验,对超声波作用下煤样不同尺度裂隙发展规律进行了分析,对比测定超声作用煤样渗透率变化规律,建立了超声增透煤层甲烷渗透率的修正公式.研究结果表明:CT观测实验很好地证明了超声的机械震碎作用;在声场衰减范围内,煤体损伤和机械震碎作用明显;超声波作用后的煤层渗透率有平均135%～169%的提高.研究工作为超声激励增加煤层的渗透率提供了实验基础.     

裂隙参数对衰减各向异性影响的数值模拟

Propagation through stress-aligned fluid-filled cracks and other inclusions have been claimed to be the cause of azimuthal anisotropy observed in the crust and upper mantle.This paper examines the behavior of seismic waves attenuation caused by the internal structure of rock mass,and in particular,the internal geometry of the distribution of fluid-filled openings Systematic research on the effect of crack parameters,such as crack density,crack aspect ratio(the ratio of crack thickness to crack diameter),pore fluid properties(particularly pore fluid velocity),VP/VS ratio of the matrix material and seismic wave frequency on attenuation anisotropy has been conducted based on Hudson’s crack theory.The result shows that the crack density,aspect ratio,material filler,seismic wave frequency,and P-wave and shear wave velocity in the background of rock mass,and especially frequency has great effect on attenuation curves.Numerical research can help us know the effect of crack parameters and is a good supplement for laboratory modeling.However,attenuation is less well understood because of the great sensitivity of attenuation to details of the internal geometry.Some small changes in the characteristics of pore fluid viscosity,pore fluids containing gas and liquid phases and pore fluids containing clay can each alter attenuation coefficients by orders of magnitude.Some parameters controlling attenuation are therefore necessary to make reasonable estimations,and anisotropic attenuation is worth studying further.     

基于弹性波CT技术的岩体破裂探测方法

弹性波层析成像技术简称“弹性波CT扫描”,是在不损坏物体的前提下,利用弹性波射线穿透地层时,其走时及振幅与地层内部的某些物理参数存在线性积分关系的这一关键特征,反演地层内部三维速度结构或衰减特性的方法。本文基于弹性波CT技术,通过孔间岩体慢度反演,综合钻孔编录及工程现场情况,对承德市半壁山危岩体中破裂发育情况进行综合解译,测定岩体破裂发育的位置和规模。实践证明,采用弹性波CT方法探测得到的破裂位置与钻孔揭露的情况吻合,为危岩体的整治提供了依据。      

基于矩阵预处理和BPT-SIRT非线性加权反演成像法

为提高弹性波CT层析成像中反演成像的质量,同时考虑到CT走时方程中系数矩阵的病态性和BPT-SIRT算法重建图像质量较低的问题,提出基于主元加权预处理和对BPT-SIRT算法加权的方法。该方法对BPT得到的初始迭代值进行加权预处理,在CT走时方程中的系数矩阵主元上叠加一个权值,再通过非线性的指数加权函数对射线路径矩阵中的元素进行加权。通过数值模拟和预制含缺陷的钢管混凝土试件对该方法进行验证,结果表明本文的方法具有更好的收敛速度和精度,对缺陷的识别效果更好。