NeST: Neural Stress Tensor Tomography by leveraging 3D Photoelasticity

光弹性技术通过应力诱导的双折射现象实现了透明物体的全场应力分析。现有技术仅限于二维切片，并需要对物体进行破坏性切割。恢复整个物体的内部三维应力分布具有挑战性，因为它涉及解决张量层析成像问题和处理相位包裹模糊性。我们引入了一种名为NeST的分析合成方法，通过极化测量从神经隐式表示中重建三维应力张量场。我们的关键洞察是使用基于Jones理论的可微分正演模型共同处理相位展开和张量层析成像。与先前的线性逼近不同，我们的非线性模型可以忠实地匹配真实捕获的数据。我们开发了一个实验性的多轴偏振镜装置来捕获三维光弹性，并实验性地证明了NeST可以重建具有不同形状和力条件的物体的内部应力分布。此外，我们展示了在应力分析中的新应用，例如通过虚拟切片来可视化光弹性条纹以及从未见过的视角查看光弹性条纹。NeST为可扩展的非破坏性三维光弹性分析铺平了道路。

本论文旨在通过一种新的分析方法，即NeST，实现透明物体的3D应力张量场的非破坏性重建，以解决现有技术仅限于2D切片且需要破坏性切割物体的局限性。

论文提出了一种基于Jones计算的可微分前向模型来共同处理相位展开和张量层析成像，以重建3D应力张量场的神经隐式表示。相比于先前的线性逼近，该非线性模型能够准确地匹配实际捕获的数据。

论文开发了一个实验多轴偏振仪来捕获3D光弹性，并通过实验证明NeST可以重建具有不同形状和力条件的物体的内部应力分布。此外，论文还展示了在应力分析中的新应用，例如通过虚拟切片来可视化光弹性条纹以及从未见过的视角查看光弹性条纹。论文的数据集和代码也已经公开。

最近在这个领域中，还有一些相关的研究，例如“Non-destructive 3D stress analysis using X-ray diffraction microscopy”和“Three-dimensional stress analysis of a cracked aluminum plate by neutron diffraction using imaging plates”。