利用数字图像边缘检测识别梁的模态参数

基于数字图像边缘检测技术,对附集中质量的某梁模型进行振动测试,以普通数码摄像头与PC机作为视频采集设备,实时获取梁的振动图像,运用三次多项式拟合实现边缘的亚像素定位,以获取梁振动的位移时程曲线,后处理采用模态分析识别梁的模态参数,试验表明采用该方法进行低频结构的模态试验是可行的。     

工业相机视觉振动位移测量系统与试验分析

针对现有视觉位移测量系统在面对监测场景切换时无法同时满足不同场景监测要求和成本较高的问题，本文基于成本低廉、适用于普适化变形监测的工业相机，研制了一套集成数字图像相关法、Hessian矩阵法、模板匹配法三种位移提取算法的振动位移测量系统，该系统实现了图像数据自动采集、数据处理与位移计算、位移结果可视化与查询、位移监测报表等功能。采用迈德威视MV-SUA133GM-T型工业相机在高铁桥梁抗震试验中进行测量，结果表明Hessian矩阵法、模板匹配法和相位相关法的精度分别为0.048mm、0.049mm和0.056mm,满足高精度结构振动监测要求。     

柱面全景视频拼接算法

本文提出基于模板帧的柱面全景视频拼接方法,实现360°全景拼接。首先采集模板帧图像,对摄像头进行参数标定获得相机内参和畸变系数,再使用畸变矫正方法去除摄像头畸变带来的成像失真。然后对模板帧图像进行SURf特征提取并进行粗匹配,再用高效的匹配点筛选方法剔除误匹配的特征点。之后将特征点进行柱面投影,事先计算好多路视频帧图像两两之间的位置变换矩阵,用于后续视频帧图像融合。由于后续视频帧利用模板帧的摄像头内参和畸变系数、变换矩阵进行拼接融合,大幅提升了算法速度。另外,为了进一步提高算法速度以适应实时性需求,我们在图像柱面投影和融合时,采用CUDA平台进行GPU并行处理,对算法进行加速。最终实现速度可达30帧/秒的实时视频拼接。     

核电厂循环风机地震模拟振动试验研究

通过对某核电厂循环风机的原型结构进行地震模拟振动台试验，得到风机结构的整体动力特性、各测点的动力响应以及其他性能指标在试验前后的变化。振动台试验主要包括试验首末2次白噪声扫频试验和5个OBE和1个SSE工况输入地震动的动力时程激振试验。另外，该文讨论了对所采用的人工地震动的要求。通过振动台试验中白噪声扫频发现循环风机结构在多次模拟地震激励之后，结构整体自振频率和阻尼几乎没有变化，结构无损伤；通过对动力时程响应结果的分析，发现各测点动力响应放大系数在OBE工况时略大于SSE工况，并且响应放大系数随着距离台面的距离的增大而增大；通过检查，循环风机的其他性能表现如升压、风量、气密性、启动时间以及运行功率等均在地震模拟振动试验中表现良好。     

基于混沌蜂群算法的高耸结构振动信号小波阈值去噪方法研究

为了有效去除实测振动信号中的噪声,改进了一种基于Kent混沌人工蜂群(KCABC)算法的振动信号小波阈值去噪方法。该算法采用Kent混沌映射初始化蜂群,引入锦标赛选择机制选择食物源,并结合混沌策略搜索最优解。基于广义交叉验证(GCV)阈值构造了目标函数,采用改进的KCABC算法搜索最优阈值,实现了不基于噪声先验知识的振动信号阈值去噪。通过对广州新电视塔4组实测振动信号的处理,比较了改进的KCABC算法与粒子群优化(PSO)算法、标准蜂群(SABC)算法以及Logistic混沌蜂群(LCABC)算法的去噪性能。结果表明:提出的KCABC算法具有较快的收敛速度和较高的搜索精度,能够有效去除高耸结构振动信号中的噪声部分。     

基于PIV观测土体动态变形时程的可行性探讨

图像变形量测技术在分析土体变形矢量场和等势云图方面已获得广泛应用，但在获取土体动态变形时程方面目前尚未见探讨。为探明图像变形测量在土体动态变形时程观测中的可行性与基本要求，结合土体图像与变形模拟方法，利用PIV量测技术，分别对不同动荷载频率、图像采集帧率、应变计算窗口、应变大小等情况的图像测量结果作出分析，并提出动态窗口应变分析算法计算动态应变。研究表明：在实现位移时程与加速度时程观测时，正弦波的图像采集帧率应≥6倍输入波频率，Northridge波、LomaGilroy波、Tangshan波的图像采集帧率需分别≥20Hz、≥10Hz和≥6Hz；大比例应变计算窗口可有效缩小应变场的离散性，但会导致非均恒分布应变的计算结果偏离真值；提出的动态窗口应变分析算法可兼顾计算结果的平滑度与精准度，更有利于动态应变分析。     

边坡爆破振动测试及响应规律ANSYS时程分析

岩质高陡边坡在爆破作用下的动力响应规律十分复杂,采用现场爆破振动测试和ANSYS数值模拟时程分析相结合的方法进行研究有效可行。为了解爆破振动对边坡稳定性的影响,摸清边坡爆破开挖的动力响应规律,采用施工现场爆破振动测试结果分析和ANSYS动力响应时程分析相结合的方法对一工程边坡进行分析研究。爆破振动测试结果分析表明:对于岩质高陡边坡,当爆破规模较大时,振动速度可能沿高程出现放大效应,应尽量采用没有放大效应或者放大效应较弱的爆破方式,以减小爆破振动,提高边坡在爆破动力作用下的稳定性。ANSYS时程分析表明:(1)各种应力值较小,但存在集中现象;(2)各节点的位移也较小,边坡未出现塑性变形;(3)速度模拟值与实测值基本吻合;(4)若仅考虑爆破动力影响,不足以使边坡产生整体破坏;(5)随着爆破规模的增大,出现较明显的速度放大效应和惯性滞后效应;(6)模拟计算的边坡动应力、位移和速度等特征能够较好地反映边坡的动态响应特征。数值模拟结果与现场测试结果吻合较好,对类似工程具有一定的指导意义。     

南广河斜拉索跨越管桥动静特性测试研究

采用测管桥结构各测点振动加速度方法实现管桥振动频率、阻尼比、振型、管桥振动加速度、速度、位移、管桥在不同清管条件下的振动位移、管桥斜拉索张力相关参数的测试;现场测量是将加速度传感器通过磁力座固定在管桥的1／2跨、1／4跨、1／8跨、支座及补偿器位置,信号经电荷放大器放大后,输送到INV-306智能信号采集处理分析仪,并存储在计算机中,然后采用DASP2000数据处理及分析软件进行分析处理,得到测试结果。     

基于数字图像相关法的桥梁模型自振频率测试

本文利用数字图像相关法测试了两座模型桥梁的位移时程曲线,同时根据测试的位移时程曲线计算了结构的频域曲线。在环境激励和人工激励下,利用传统接触式速度传感器对测试结果进行了对比分析。环境激励下,基于数字图像技术的位移时程曲线测试精确度不足,无法识别结构的自振频率。人工激励下,基于数字图像技术的位移时程曲线测试准确,识别的结构自振频率与传统接触式速度传感器测试结果一致。基于数字图像相关法的结构自振频率识别,在较大幅值振动测试中优势明显,实际柔性结构的适用性测试还需要进一步研究。     

基于EVA的电梯振动检测与分析

以某公司电梯为研究对象，利用EVA电梯振动分析系统将运行数据通过振动分析软件处理，获得电梯上下行Z方向位移及3轴的加速度时间关系曲线、电梯噪声时间关系曲线，并采用ISO滤波和快速傅立叶转换获得人体对运行感受的直观图像显示以及电梯振动数据的振幅和频率信息。     

一种改进的非线性扩散图像去噪算法

本文提出了一种改进的PM去噪算法,利用图像的局部信息,使用当前像素的3×3邻域构造计算8个方向的扩散系数。实验表明,本文所提算法不仅能够有效去除噪声,而且能够很好的保持边沿和结构,尤其在高水平噪声下,克服了经典PM算法容易产生阶梯效应和斑点噪声的不足。     

节理岩质边坡地震时程响应分析

通过对节理岩质边坡输入6组不同频率、波形的模拟及实测地震波进行计算,研究边坡在地震过程中的变形时程响应。根据对预置监测点的位移时程曲线的分析,将边坡在地震过程的变形可划分为变形启程、变形累积及稳定(失稳)3个阶段及启程剧动、临界变形2个关键点;并通过对边坡动力响应规律的总结和探讨,验证节理岩质边坡在地震过程中,位移的边缘放大效应。计算结果表明：等效地震波波形和频率对计算结果有较大影响,4种不同波形的正弦波产生的极限位移相差1倍,采用振幅由小到大的正弦波替代实测地震波能获得更为接近实际情况的计算结果。地震波频率的高低对边坡的累积变形影响较大,高频快速振动会加速边坡变形的累积和失稳,地震波的高频部分控制边坡的累积变形,低频部分控制边坡变形的启程。     

罕遇地震作用下宁夏和顺新村生态移民住宅抗震性能分析

以和顺新村生态移民住宅为研究对象,采用时程分析法对结构进行抗震性能分析。采用Block Lanczos法对结构进行模态分析,得到结构的自振周期、频率等固有振动特性。在多遇地震作用下结构安全可靠的前提下,本文对结构进行罕遇地震作用下的抗震分析,沿结构纵横两向分别输入三条经过调幅的地震波进行时程分析,得到结构的位移和加速度响应。结果表明:结构纵向刚度略小于横向刚度,扭转效应不明显,结构平面布置合理;边开间响应大于中间开间,结构性能相对薄弱,山墙中部墙体响应最大是整个结构最薄弱的部位;层间位移角符合相关限值要求,满足"大震不倒"的抗震设防标准;加速度放大系数较小,地震作用放大效果不明显,抗震性能良好。研究结果可为农村类似住宅的建造、改造及抗震性能评价提供技术参考。     

基于计算机视觉的结构系统识别

结构系统识别是土木工程结构健康监测的重要组成部分，传统的结构系统识别通过有线或无线的测量系统进行数据采集，布置传感器以及数据采集设备的过程繁琐、费时。为了提高结构系统识别的效率，提出一种无需人工靶点、基于计算机视觉的非接触式测量方法，以消费级相机为采集设备，采用基于点匹配的特征光流技术实现目标的运动跟踪，获得目标的位移时程，进而实现结构系统识别。使用消费级摄像机对振动台试验中的结构模型进行测量，与传统拉线式位移传感器的测量结果进行对比。研究结果表明，采用基于计算机视觉的非接触式测量方法，在频域中具有较高的测量精度，并且能够准确识别出结构的自振频率、振型等动力特性，具有良好的应用前景。     

基于改进Canny算法的墙面裂缝自动识别及量测

墙体结构的表面裂缝对建筑结构的健康和美观都有一定程度的影响,因此墙面裂缝的监测和检测工作较为重要。基于数字图像的检测方法人工参与度低,自动化程度高,能快速识别裂缝。本文对比了传统微分算子识别图像裂缝的效果,选取Canny算法为基本算法,在算法中引入导向滤波和同态滤波进行改进,达到消除噪声、保留和增强边缘细节信息的目的。在识别裂缝的基础上,通过边界像素的计算测量裂缝的像素长度和宽度,通过像素解析度求得实际长度。通过实验对比手工测量值和图像测量值,在普通相机标定情况下,图像测量的裂缝几何特征值精度较好,与手工测量值的误差在3%左右。因此该方法能够为后续裂缝的常态监测和检测的智能化提供一种思路。     

装配式RC框架黏滞阻尼器凸轮式响应放大#br# 消能体系的地震易损性分析

针对装配整体式结构抗震性能的不足及现有响应放大装置在罕震和极罕遇地震下容易失效的缺点,提出一种新型限位响应放大装置(凸轮式响应放大装置)。通过ABAQUS有限元软件进行凸轮式响应放大装置子单元的二次开发,进而对装配整体式框架结构实体模型进行动力时程分析。选取层间位移角为结构损伤指标,用动力增量法分别对未添加凸轮式响应放大装置的无控结构和添加后的减震结构进行地震易损性分析。结果表明：相对于无控结构,加设凸轮式响应放大装置的减震结构达到各级破坏状态的超越概率显著下降,抗震性能得到有效提高;凸轮式响应放大装置在各级地震作用下均有优良的减震效果,能有效降低结构的损伤程度;通过对易损性曲线的分析,可为装配整体式结构基于性态的设计方法提供依据。     

基于二值化的数学形态学生物图像边缘检测算法

针对边缘检测算子对噪声敏感且检测边界相对模糊的缺点,提出了基于动态二值化的数学形态学边缘检测算法。该算法首先利用动态二值化方法确定将灰度图像转化为二值图像的阈值,然后利用数学形态学的腐蚀和去空洞相结合的方法去除二值化图像的噪声,最后用细化方法检测单像素图像边缘。仿真结果表明,该算法能降低噪声及图像模糊对边缘检测的影响,实现边缘的准确定位,并保留足够的图像细节,具有更强的去除噪声能力,为显微生物单体图像处理提供了一种有效的边缘细化检测方法。     

附加黏滞阻尼器的RC框架振动台试验研究

利用振动台试验,对附加黏滞型阻尼器的RC框架进行附加阻尼比研究。共设计模拟小震到大震的11个工况,每组工况包括白噪声扫频、2个天然波和1个人工波激励,利用结构振动过程中的加速度响应数据进行动力参数识别,得到随工况进展、损伤累计的结构自振频率、阻尼比与振型等动力特征;同时,利用无阻尼器的对比框架振动试验得到纯框架部分的阻尼比,近似计算得到附加阻尼比的识别值;最后,利用应变能法与强行解耦法以及振动时程数据、识别得到的结构模态参数,对附加阻尼比进行计算。计算结果与识别值的对比发现,在层间位移较大的情况下,应变能法计算结果偏大,而强行解耦法结果偏小。     

GPS-RTK数据滤波降噪识别桥梁动态位移序列研究

桥梁结构的健康监测是桥梁安全的重要保障。监测数据的滤波降噪识别桥梁动态位移序列是健康监测数据处理的重要内容。以自锚式悬索桥天津市富民桥为背景,在交通不封闭的情况下对富民桥的动态响应进行连续的实时监测,通过GPS传感器采集结构振动位移原始数据。采用Ⅰ型切比雪夫高通滤波器和自相关函数的模态分解算法(EMD)进行滤波降噪,提取的桥梁结构实际振动波形,获取桥梁结构频率为0. 83 Hz。研究结果表明,该方法与有限元分析得出的结果非常接近,GPS-RTK数据滤波降噪识别桥梁动态位移序列可靠。     

河南电视塔体形系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析(II)

建立电视塔的风振内力响应计算有限元模型,基于谐波合成法数值生成电视塔各分段的风波时程,采用ANSYS结构分析程序数值计算各风偏角下结构的动力响应,确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、内力响应,给出了基于位移等效的动力放大系数与基于内力等效的动力放大系数。