Майкл А. Саттон

Майкл А. Саттон — американский профессор инженерного дела. Он является заслуженным профессором Каролины и заслуженным профессором машиностроения Университета Южной Каролины (Колумбия). Он занимал должности председателя отдела машиностроения и председателя университетского комитета по стажированию и продвижению по службе. В 1998 году д-р Саттон стал соучредителем компании Correlated Solutions, Inc. в Колумбии, Южная Каролина, и до сих пор является ее директором по информационной безопасности.

Исследовать

Саттон является автором более 230 журнальных статей. Он наиболее известен своим вкладом в изобретение, разработку и проверку бесконтактных методов измерения деформации на основе изображений, известных как методы корреляции цифровых изображений или DIC. ^{[ нужна ссылка ]}

Карьера

В начале 1980-х годов Саттон и его коллеги изобрели первый метод ДИК, известный как двумерный ДИК или 2D-ДИК. Этот метод применим для измерения поверхности плоских образцов, подвергающихся номинальной плоскостной деформации.

Работая с исследователями НАСА в рамках программы старения самолетов США, Саттон показал, что смещение раскрытия вершины трещины или более общая смешанная форма с использованием трехмерного смещения вершины трещины является достоверным показателем роста трещины для тонких компонентов из аэрокосмического алюминиевого сплава. такие как 2024-T3 и 2424-T3, обычно используемые в коммерческой авиации.

Их исследования привели к созданию стандартного метода испытаний ASTM для определения устойчивости к стабильному расширению трещин в условиях низких ограничений. ^{[ 1 ]} Это испытание используется для демонстрации сопротивления разрушению тонких аэрокосмических конструкций при воздействии механических нагрузок.

В середине 1990-х годов Саттон и его коллеги усовершенствовали количественную характеристику полей деформации вершины трещины в высокопластичных материалах. Они изучили теоретические Хатчинсона-Райса-Розенгрена поля деформации вершины трещины (HRR). Они измерили упруго-пластические деформации и показали, что поля деформаций вершины трещины приблизительно соответствуют теоретическим предсказаниям для номинальных условий нагрузки режима I. Работа получила премию SEM RE Peterson Award. ^{[ 2 ]} в 1996 году как выдающаяся статья о прикладном исследовании, опубликованная в журнале «Экспериментальная механика» . В начале 1990-х годов стало ясно, что ограничения, присущие методу 2D-DIC, можно устранить путем модификации системы зрения.

Саттон и его коллеги изобрели и регулярно совершенствовали новую систему измерения. В системе технического зрения номинально используются две камеры для просмотра одной области. Поскольку измеряются все три компонента смещения, метод первоначально назывался корреляцией трехмерных цифровых изображений (3D-DIC). С развитием объемных методов DIC примерно в 2000 году был принят термин StereoDIC. Способность проводить внутренние (объемные) измерения в тех материалах, которые имеют достаточный внутренний контраст объемного изображения, была продемонстрирована Брайаном Бэем c. 2000. Этот метод является прямым расширением 2D-DIC и известен как объемная корреляция цифровых изображений. ^{[ нужна ссылка ]} (V-DIC) или цифровая объемная корреляция (DVC). Несмотря на то, что успешные эксперименты StereoDIC проводились в лабораторных условиях, ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} сложная калибровка системы ограничивала ее полезность оптическими стендами и/или хорошо контролируемыми лабораторными условиями.

Во время 18-месячного творческого отпуска в НАСА в Лэнгли (1992–93), спонсируемого Чарльзом Э. Харрисом, Саттон работал непосредственно с Джеймсом К. Ньюманом-младшим, Дэвидом Дэвиком, Робертом Пьящиком, Эдвардом Филлипсом и Бадди По над вопросами, связанными с расширением трещин как часть программы старения самолетов США. В это время Саттон столкнулся с острой необходимостью создания пригодной для эксплуатации трехмерной системы измерения деформации, которую можно было бы использовать на полномасштабных авиационных конструкциях, подвергающихся сложной нагрузке. Используя эту информацию и при поддержке Харриса, Саттон и Стивен Макнил вместе со своим учеником Джеффри Хелмом работали над модификацией алгоритмов StereoDIC и определением более простого процесса калибровки, пригодного для использования в полевых условиях.

К концу 1994 года были разработаны модифицированная система StereoDIC и процесс калибровки. Методология StereoDIC, применимая в полевых условиях, была опубликована в 1996 году. ^{[ 5 ]} с более продвинутым применением StereoDIC для тонких аэрокосмических конструкций, опубликованным в 2003 году. ^{[ 6 ]} Вскоре после того, как модифицированная система StereoDIC была завершена, и при постоянной финансовой поддержке со стороны Харриса, система была перевезена на Западное побережье и использовалась для завершения недели полевых экспериментов на полномасштабном самолете в Сиэтле , штат Вашингтон. Для этих экспериментов самолет подвергался сочетанию внутреннего наддува и хвостовой нагрузки. Измерения были успешно получены в трех отдельных местах испытуемого изделия. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Эти эксперименты убедительно продемонстрировали универсальность, точность и эффективность систем StereoDIC для бесконтактных полноэкранных измерений деформации и формы как в полевых, так и в лабораторных условиях.

В начале 2000-х годов ученые-исследователи, в том числе Майкл Мелло из корпорации Intel , определили DIC как важнейшую технологию для измерений с большим увеличением в современных системах материалов компьютерных чипов. Обсуждения с учеными Intel привели к выбору систем визуализации сканирующего электронного микроскопа и атомно-силового микроскопа. Изображения компонентов чипа, используемых с DIC, при большом увеличении позволили провести полномасштабные измерения деформации на участках размером всего 20×20 мкм. В период с 2002 по 2010 год Саттон применил 2D-DIC для количественных измерений деформаций в небольших областях на неоднородных поперечных сечениях чипов, подвергающихся термической нагрузке. Отметив высокий уровень шума в системах АСМ, Саттон, Нин Ли и Сяодун Ли сосредоточили внимание на сканирующего электронного микроскопа системах . Они получили пространственное разрешение 10 нанометров, сократив при этом изменчивость смещения до менее одного нанометра. ^{[ 9 ]}

В конце 2000-х Томас Борг познакомил Саттон со Сьюзен Лесснер. Лесснер долгое время интересовался измерением реакции мягких биологических тканей, таких как артерии, на механическую нагрузку. Работая с Лесснером более десяти лет, Саттон разработал использование систем StereoDIC для получения точных деформаций криволинейных образцов артерий, подвергнутых комбинированному давлению и осевой нагрузке. Особый интерес представляла работа, выполненная с Ин Ваном в отношении сопротивления разделению артериальных тканей, подвергшихся расслоению артерий. ^{[ нужна ссылка ]} при механической нагрузке. Сосредоточив внимание на фундаментальных концепциях механики разрушения, чтобы обеспечить основу для оценки адгезионной стойкости биоматериалов, работа продемонстрировала, что скорость выделения энергии ^{[ нужна ссылка ]} был отличным параметром для характеристики сопротивления разделению рассечений артериальных тканей. ^{[ 10 ]} Работа продемонстрировала, что скорость выделения энергии является эффективным показателем для оценки влияния местного содержания коллагена на сопротивление разделению в образцах артерий. ^{[ 11 ]}

Поскольку использование методов DIC расширилось во всем мире, был признан потенциал этого бесконтактного метода для предоставления важной информации о процессе во время производства. Признание производства областью, в которой проявляют активность ограниченные исследователи. Саттон работал с коллегами над улучшением понимания передовых производственных процессов как в гражданской инфраструктуре, так и в некоторых применениях композитных материалов в аэрокосмической отрасли.

США быстро расширяют использование относительно жестких предварительно напряженных железных шпал в качестве предшественника развития высокоскоростных железнодорожных систем. Визуализация бетонной балки до и после приложения сжимающей предварительной нагрузки подтверждает, что использование системы StereoDIC является эффективным и точным бесконтактным подходом для измерения небольших полей поверхностной деформации. Измерения StereoDIC предоставляют важные данные для надежной оценки длины передачи. ^{[ 12 ]} и убедитесь, что вся бетонная часть балки имеет необходимое сжимающее напряжение для поддержания сжатия на протяжении всего срока службы.

Адгезию неотвержденных однонаправленных композитных жгутов, которые приклеены к аналогичным композитным жгутам с помощью процесса автоматического размещения волокон (AFP), можно протестировать с помощью StereoDIC. На композитные жгуты наклеивают температурный и износостойкий рисунок, а затем измеряют деформации жгута по мере его нагревания и склеивания во время обработки AFP. Модифицированный образец клея для двойной консольной балки, основанный на работе Хёгберга. ^{[ 13 ]} может использоваться для получения закона разделения тяги, который будет использоваться в законе моделирования зоны сцепления. ^{[ нужна ссылка ]} связующего слоя между жгутами.

Признание

Общество экспериментальной механики наградило Саттона несколькими высокими наградами, в том числе:
- Премия Би Джей Лазана 1992 года. ^{[ 14 ]}
- Премия Р.Э. Петерсона 1996 года.
- 2000 г., SEM научный сотрудник ^{[ 15 ]}
- 2003 года Премия Хетеньи . ^{[ 16 ]}
- Степень научного сотрудника ASME 2004 г. ^{[ 17 ]}
- 2007 года Премия ММ Фрохта . ^{[ 18 ]}
- 2008 года Премия CE Тейлора . ^{[ 19 ]}
- 2013 г. Уильяма М. Мюррея Медалист и преподаватель ^{[ 20 ]} - Приемную лекцию доктора Саттона можно посмотреть на YouTube. ^{[ 21 ]}
- л 2018 Премия ФГ Татнал . на весь срок службы
- Премия PS Theocaris 2019 за вклад в экспериментальную науку и механику твердого тела на протяжении всей жизни. ^{[ 22 ]}
В 2015 году Саттон получил награду «Выпускник года» факультета механических наук и инженерии (бывший факультет теоретической и прикладной механики) Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне .
В 2020 году Саттон был избран членом Национальной инженерной академии за создание технологии измерения на основе корреляции цифровых изображений и ее распространение посредством коммерциализации и применения в промышленности. ^{[ 23 ]}
В 2022 году Саттон получил Медаль Тимошенко «за вклад в создание и развитие фундаментальной теории, распространение и применение методов корреляции цифровых изображений в механике твердого тела, обеспечивающих беспрецедентные возможности измерений». ^{[ 24 ]} Вступительную лекцию доктора Саттона можно посмотреть на YouTube. ^{[ 25 ]}

Избранные публикации

Корреляция изображений для измерения формы, движения и деформации: основные концепции, теория и приложения, Springer Science & Business Media , 2665, 2009 г.
Применение методов корреляции цифровых изображений в экспериментальной механике, Экспериментальная механика , 25 (3), 232–244, 1985.
Определение смещений с использованием усовершенствованного метода цифровой корреляции, Image and Vision Computing 1 (3), 133–139, 1983.
Корреляция цифровых изображений с использованием метода частичной дифференциальной коррекции Ньютона-Рафсона, Экспериментальная механика 29 (3), 261–267, 1989
Применение оптимизированного метода цифровой корреляции для анализа плоской деформации, Image and Vision Computing 4 (3), 143–150, 1986
Достижения в области двумерного и трехмерного компьютерного зрения, Фотомеханика, 323–372, 2000.
Систематические ошибки корреляции цифровых изображений, вызванные интерполяцией интенсивности, Оптическая инженерия , 39 (11), 2915–2922, 2000.
Точное измерение трехмерных деформаций деформируемых и твердых тел с помощью компьютерного зрения, Экспериментальная механика , 33 (2), 123–132, 1993
Микроструктурные исследования сварных швов трением с перемешиванием в алюминии 2024-Т3, Материаловедение и инженерия: А 323 (1–2), 160–166, 2002
Влияние движения вне плоскости на корреляционные измерения 2D и 3D цифровых изображений, Оптика и лазеры в технике, 46 (10), 746-757.

Ссылки

^ «ASTM E2472-12 (2018) Стандартный метод испытаний для определения устойчивости к стабильному расширению трещин в условиях низких ограничений» . www.astm.org .
^ «Предыдущие получатели» . Премия Р.Э. Петерсона.
^ Ло, штат Пенсильвания; и др. (июнь 1993 г.). «Точное измерение трехмерных деформаций деформируемых и твердых тел с помощью компьютерного зрения». Экспериментальная механика . 33 (2): 123–132. дои : 10.1007/BF02322488 . S2CID 136427692 .
^ Ло, штат Пенсильвания; и др. (1 марта 1994 г.). «Применение стереовидения для анализа трехмерной деформации в экспериментах по разрушению». Оптическая инженерия . 33 (3): 981–990. Бибкод : 1994OptEn..33..981L . дои : 10.1117/12.160877 .
^ Хелм, доктор медицинских наук; и др. (июль 1996 г.). «Улучшенная корреляция трехмерных изображений для измерения смещения поверхности». Оптическая инженерия . 35 (7): 1911–1920. Бибкод : 1996OptEn..35.1911H . дои : 10.1117/1.600624 .
^ Хелм, доктор медицинских наук; и др. (май 2003 г.). «Деформация широких тонких панелей с выемками по центру, часть I: трехмерная форма и измерения деформации с помощью компьютерного зрения». Оптическая инженерия . 42 (5): 1293–1320. Бибкод : 2003OptEn..42.1293H . дои : 10.1117/1.1566001 .
^ Макнил, старший; и др. Экспериментальная оценка деформаций поверхности в трех зонах самолета Боинг 727 из-за внутреннего давления и хвостовой нагрузки, Отчет USC ME-1-1997 (Отчет).
^ Саттон, Массачусетс; и др. (январь 2017 г.). «Недавний прогресс в корреляции цифровых изображений: предыстория и события после лекции У.М. Мюррея в 2013 году». Экспериментальная механика . 57 (1): 1–30. дои : 10.1007/s11340-016-0233-3 . S2CID 255168149 .
^ Го, С.М.; и др. (январь 2017 г.). «Измерение локальных термических деформаций в гетерогенных микроструктурах с помощью РЭМ-изображений с корреляцией цифровых изображений». Экспериментальная механика . 57 (1): 41–56. дои : 10.1007/s11340-016-0206-6 . S2CID 255163320 .
^ Ван, Ю.; и др. (14 июля 2011 г.). «Разработка количественного механического теста стабильности атеросклеротических бляшек» . Журнал биомеханики . 44 (13): 2439–45. doi : 10.1016/j.jbiomech.2011.06.026 . ПМК 3156298 . ПМИД 21757197 .
^ Ван, Ю.; и др. (22 февраля 2013 г.). «Сила адгезии атеросклеротической бляшки на мышиной модели зависит от местного содержания коллагена и фрагментации эластина» . Журнал биомеханики . 46 (14): 716–22. дои : 10.1016/j.jbiomech.2012.11.041 . ПМК 3568211 . ПМИД 23261250 .
^ Раджан, С.; и др. (13 декабря 2017 г.). «Система измерения деформации стереовидения для оценки длины переноса в предварительно напряженном бетоне». Экспериментальная механика . 58 (7): 1035–48. дои : 10.1007/s11340-017-0357-0 . S2CID 255162882 .
^ Хёгберг, младший; и др. (15 декабря 2007 г.). «Конститутивное поведение клеевого слоя, нагруженного смешанным режимом» . Международный журнал твердых тел и структур . 44 (25–26): 8335–54. doi : 10.1016/j.ijsolstr.2007.06.014 .
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ «Сотрудник ASME» (PDF) .
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ Вступительная лекция медалиста Уильяма М. Мюррея
^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org .
^ «Национальная инженерная академия избирает 86 членов и 18 международных членов» . Сайт НАЭ . Проверено 17 июля 2023 г.
^ «Медаль Тимошенко» . www.asme.org . Проверено 17 июля 2023 г.
^ Timoshenko Medal acceptance lecture

Внешние ссылки

Публикации Майкла А. Саттона , индексируемые Google Scholar

[1] «ASTM E2472-12 (2018) Стандартный метод испытаний для определения устойчивости к стабильному расширению трещин в условиях низких ограничений» . www.astm.org .

[2] «Предыдущие получатели» . Премия Р.Э. Петерсона.

[3] Ло, штат Пенсильвания; и др. (июнь 1993 г.). «Точное измерение трехмерных деформаций деформируемых и твердых тел с помощью компьютерного зрения». Экспериментальная механика . 33 (2): 123–132. дои : 10.1007/BF02322488 . S2CID 136427692 .

[4] Ло, штат Пенсильвания; и др. (1 марта 1994 г.). «Применение стереовидения для анализа трехмерной деформации в экспериментах по разрушению». Оптическая инженерия . 33 (3): 981–990. Бибкод : 1994OptEn..33..981L . дои : 10.1117/12.160877 .

[5] Хелм, доктор медицинских наук; и др. (июль 1996 г.). «Улучшенная корреляция трехмерных изображений для измерения смещения поверхности». Оптическая инженерия . 35 (7): 1911–1920. Бибкод : 1996OptEn..35.1911H . дои : 10.1117/1.600624 .

[6] Хелм, доктор медицинских наук; и др. (май 2003 г.). «Деформация широких тонких панелей с выемками по центру, часть I: трехмерная форма и измерения деформации с помощью компьютерного зрения». Оптическая инженерия . 42 (5): 1293–1320. Бибкод : 2003OptEn..42.1293H . дои : 10.1117/1.1566001 .

[7] Макнил, старший; и др. Экспериментальная оценка деформаций поверхности в трех зонах самолета Боинг 727 из-за внутреннего давления и хвостовой нагрузки, Отчет USC ME-1-1997 (Отчет).

[8] Саттон, Массачусетс; и др. (январь 2017 г.). «Недавний прогресс в корреляции цифровых изображений: предыстория и события после лекции У.М. Мюррея в 2013 году». Экспериментальная механика . 57 (1): 1–30. дои : 10.1007/s11340-016-0233-3 . S2CID 255168149 .

[9] Го, С.М.; и др. (январь 2017 г.). «Измерение локальных термических деформаций в гетерогенных микроструктурах с помощью РЭМ-изображений с корреляцией цифровых изображений». Экспериментальная механика . 57 (1): 41–56. дои : 10.1007/s11340-016-0206-6 . S2CID 255163320 .

[10] Ван, Ю.; и др. (14 июля 2011 г.). «Разработка количественного механического теста стабильности атеросклеротических бляшек» . Журнал биомеханики . 44 (13): 2439–45. doi : 10.1016/j.jbiomech.2011.06.026 . ПМК 3156298 . ПМИД 21757197 .

[11] Ван, Ю.; и др. (22 февраля 2013 г.). «Сила адгезии атеросклеротической бляшки на мышиной модели зависит от местного содержания коллагена и фрагментации эластина» . Журнал биомеханики . 46 (14): 716–22. дои : 10.1016/j.jbiomech.2012.11.041 . ПМК 3568211 . ПМИД 23261250 .

[12] Раджан, С.; и др. (13 декабря 2017 г.). «Система измерения деформации стереовидения для оценки длины переноса в предварительно напряженном бетоне». Экспериментальная механика . 58 (7): 1035–48. дои : 10.1007/s11340-017-0357-0 . S2CID 255162882 .

[13] Хёгберг, младший; и др. (15 декабря 2007 г.). «Конститутивное поведение клеевого слоя, нагруженного смешанным режимом» . Международный журнал твердых тел и структур . 44 (25–26): 8335–54. doi : 10.1016/j.ijsolstr.2007.06.014 .

[14] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[15] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[16] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[17] «Сотрудник ASME» (PDF) .

[18] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[19] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[20] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[21] Вступительная лекция медалиста Уильяма М. Мюррея

[22] «Общество экспериментальной механики» . sem.org .

[23] «Национальная инженерная академия избирает 86 членов и 18 международных членов» . Сайт НАЭ . Проверено 17 июля 2023 г.

[24] «Медаль Тимошенко» . www.asme.org . Проверено 17 июля 2023 г.

[25] Timoshenko Medal acceptance lecture

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	ЯВЛЯЮТСЯ
Национальный	Израиль Соединенные Штаты Нидерланды
академики	Google Академика zbMATH
Другой	ИдРеф