结构强度试验中分布式光纤应变测量技术的应用研究

针对目前国内应变测量技术在飞机结构强度试验中应用的不足,利用分布式光纤传感器进行高空间分辨率、超大复用容量、高精度的传感检测.以MA700飞机机身等直段结构强度试验为载体,采用间距极小的超短弱反射的光纤光栅阵列搭建传感网络,基于光频域反射技术搭建传感光路,通过对解调原理、解调算法和试验验证等相关问题的研究,获悉光纤铺设...     

机翼模型应变场分布式光纤监测与重构方法

针对飞行器机翼结构应变场重构问题,提出了一种基于分布式光纤传感器与模态叠加原理相结合的大展弦比机翼缩比模型应变场监测与重构方法。借助ANSYS有限元分析软件,数值模拟得到大展弦比机翼缩比模型在不同载荷下应变分布与应变模态振型。在此基础上,通过在大展弦比铝合金机翼缩比模型展向设置光纤Bragg光栅传感器,实时采集应变分布与变化信息,结合数值仿真得到机翼模型应变模态振型,重构机翼缩比模型应变场分布,应变反演平均误差约为7%。研究结果表明,本研究方法具有非视觉测量、实时性好以及反演精度较高等优点,能够为及时准确获取飞行器翼面应变场分布信息,进而实现机翼气动载荷计算与疲劳寿命预测提供技术支撑。     

基于模糊的框架变形重构的应变测量修正

针对三维(three-dimensional,简称3-D)框架结构弹性变形重构中存在的应变测量误差问题,提出了一种应变测量修正的方法。通过逆有限元法(inverse finite element method,简称iFEM)推导出结构表面应变量与测量点位移量之间的应变-位移关系,实测位移量代入应变-位移的转化关系得到相应的逆解应变。由于测量应变中含有安装、测量误差等,测量应变量与逆解应变量之间非线性数学关系模型难以准确得到。基于模糊网络对任意映射关系的无限逼近特性,采用模糊网络(fuzzy network,简称FN)逼近测量应变与逆解应变的关系。在确定模糊网络后,调用网络完成测量应变的修正,利用修正后应变量求解框架的变形位移。最后在三维框架模型上进行实验验证,实验结果表明结构变形重构的误差普遍减小了60%以上,说明该测量应变修正方法能够有效提高变形重构的精度。     

基于Labview的图像采集与应变场测量系统开发研究

介绍基于Labview编写的上位机系统,其中包括自动对焦系统与全场位移检测系统基本原理,以及系统软件与硬件设备的主要结构与工作过程.在该软件系统中集成了实时位移场监测、应变场检测、数据记录、参数调节、对焦、截取ROI、相机位置控制等功能.控制系统中,以Labview编写的上位机作为主控,Arduino作为下位机,驱动步进电机带动三轴移动平台进行相机位置的控制.全场位移检测系统采用Labview的模板匹配函数获取位移场,并转换成应变场,同时记录数据进行分析.应用该系统进行隐裂牙的微小变形检测,以期检测出牙齿裂纹,并进行连续拍摄实验测试系统的稳定性.试验结果表明,系统具有方便控制以及高精度的特点,且工作时性能稳定可靠,值得在实际工程运用中进行推广.     

高速动车组横梁应变场光纤测量与反演研究

针对高速动车组车底底架横梁的应变场反演问题,基于模态叠加法和传感器优化配置理论,提出一种根据部分测点的实测单向应变反演结构空间应变场的方法。以结构的应变模态为输入,以模态坐标独立性为目标,基于信息熵理论建立了传感器优化配置的数学模型,再根据模态坐标和振型采用正则化方法反演结构应变场。仿真计算结果表明,无噪声干扰下,反演的精度较高,最大均方误差为9.87×10^-12,并且正则化方法可以有效抑制噪声对结果的影响。搭建了基于光纤光栅传感系统的测试试验台,基于实测应变数据和模态结果反演应变场,结果表明,反演后的应变幅值相对误差带为1.21%～10.79%,反演数据和实测数据的均方误差带为0.80～3.69。该方法能够准确识别结构的模态坐标,为获取高速列车关键结构的应变场分布提供参考。     

大型结构应变测量技术研究

讨论了应变测量技术应用于大型机械结构试验过程中常遇到的一些影响试验精度的具体问题,在实验室条件下分析验证了这些因素的影响程序,并提出了现场试验中解决这些问题的具体建议.     

基于LabVIEW的应变测量系统的设计与应用

结合虚拟仪器及其LabVIEW软件的优点,设计了一种基于虚拟仪器的应变测量系统。在应变测量原理的基础上,以经纱张力测试为例设计了应变测量系统的软硬件结构,验证了该测量系统较传统系统的优越性。结果表明,系统硬件结构简单,操作方便,同时能够充分发挥计算机在数据计算、传输、存储和显示等方面的巨大优势。     

树脂基复合材料内部离面位移场和应变场分布的动态测量

为了快速动态测量树脂基复合材料内部的受力变形情况,利用光学干涉谱域相位对照B扫描方法,对存在孔洞缺陷的树脂基复合材料样件内部的离面位移场和应变场进行了测量。分别对机械载荷和热载荷作用下的复合材料样件进行了弯曲变形和热变形实验,然后对实验中得到的相位差数据进行解卷绕,计算得出了材料内部的离面位移场分布和应变场分布。实验显示:得到的结果能够清晰反映复合材料内部缺陷周围受力变形的动态过程,观测到的材料应力集中区域的位移和应变明显大于完好部分,透视得到了测量材料表层以下1mm连续深度的变形情况。该方法能够实现亚微米级的位移场测量精度,并可对材料的变形过程进行动态测量,是一种进行材料力学特性分析的有效手段。     

光学应变测量系统的研究现状与展望

近代科学测量技术中的应变测量技术已为公众所瞩目，而光学测量技术应用到应变测量中则成为国内外学者关注的重心。为此，结合作者在应变测量计算方面的实践经验，以及对金属塑性加工领域的了解，分析了目前光学测量技术在应变测量方面的研究现状和动态，提出了光学测量在力学测量方面的进一步研究方向。     

基于网格应变场测量法的橡胶-钢板粘结界面应变分布研究

板式橡胶支座由多层均匀分布的橡胶与钢板粘结而成。本文利用网格法光学测量技术获得橡胶-钢板层合界面的应变场，以宏观剪切负荷-变形同步的形式研究了橡胶与钢板粘结界面间的应变场。观测到应变集中现象，且主应变最大值出现在粘结界面边缘部位。根据其应变集中现象和观测结果说明了橡胶支座内损伤的萌生机理。     

基于分布应变的薄板变形重构算法研究

针对薄板变形重构问题,结合应变与曲率、曲线与曲率的关系,提出了一种带误差补偿的曲率积分递推算法。根据累计误差的特点,给出了误差补偿系数的选取方法,以及误差补偿因子的优化原则,通过选取合适的补偿因子,获得一组与补偿因子相对应的补偿系数。建立600mm×200mm×2.45mm的铝合金薄板模型,通过仿真和实验分析,提取薄板上一条变形曲线的分布应变数据和变形数据,采用带误差补偿的曲率积分递推算法对试验数据进行重构,并引入均方根误差(Root mean square error,RMSE)评判算法在不同分段数和不同载荷情况下的重构精度。结果表明,提出的带误差补偿的变形重构算法可以精确地重构薄板的变形曲线,重构误差及相对误差均比较小。并且在载荷相同的条件下,分段数越多,所提出的曲线重构算法的重构精度也越高。     

基于LabVIEW的应变测量及静态试验

设计了基于虚拟仪器的应变测量系统,介绍了电阻应变测量原理、硬件组成,利用LabVIEW软件完成了系统的程序设计。实际测试结果表明该系统快捷高效。     

应力应变电测技术在内燃机测量中的应用

本文主要论述了近些年发展起来的应力应变电测技术的基本原理、测试方法及其优越性。并详尽地讨论了应力应变电测技术在船用柴油机轴功率测量中的应用。     

基于CMM自由曲面自适应测量及实时重构技术研究

逆向工程研究的重点是提高测量的速度和重构的精度。对自由曲面的测量提出应用接触式三坐标测量机进行自适应测量的实时重构方法。该方法通过不断的对已测曲面点的拟合来预测待测点的坐标和测量矢量,从而可以指导三坐标测量机自动完成整个曲面的测量,并借助非均匀B-spline拟合自由曲面模型,在线评价重构模型误差,直至误差大小满足精度阀值。实例验证表明,该方法可以有效地提高自有曲面逆向重构精度,整个逆向周期大大减少,精度较好。因此,所提出的算法可有效地提高自由曲面工件逆向重构精度,缩短逆向周期。     

基于网格应变场测量法的橡胶-钢板粘结界面应变分布研究

板式橡胶支座由多层均匀分布的橡胶与钢板粘结而成.本文利用网格法光学测量技术获得橡胶-钢板层合界面的应变场,以宏观剪切负荷一变形同步的形式研究了橡胶与钢板粘结界面间的应变场.观测到应变集中现象,且主应变最大值出现在粘结界面边缘部位.根据其应变集中现象和观测结果说明了橡胶支座内损伤的萌生机理.     

基于CCD的应变测量系统在辊弯成型中的应用研究

介绍了自行研制开发的CCD应变测量系统基本原理。通过辊弯成型试验,并与msc．marc有限元仿真结果进行比较,验证了结果的有效性,为辊弯成型应变测量提供了一种可行的的方法。     

矿井提升机主轴应力应变场研究

对匀速提升、左卷筒提升初始时刻和左卷简提升终了时刻的提升机主轴受力状态进行数值模拟计算，得出3种工况下提升机主轴的应力应变分布规律，为进一步的提升机主轴安全寿命分析提供了理论基础。     

金属拉伸试验中基于刻线的非接触实时应变测量

在金属材料单向拉伸试验中,利用直线拟合技术,摒弃了亚像素检测方法,建立了基于刻线的非接触实时应变检测系统,实现了金属材料在加载过程中长度方向相对应变的实时测量。试验结果表明,该测量方法能够取代目前使用引伸计的方法,其测量精度已达到实际应用的要求。     

双恒流源应变测量的自动调零与校准技术

提出一种新颖的基于双恒流源法六端比例测量原理的应变测量自动调零与自动校准技术,介绍了其实现原理.测试及实际离心载荷试验运行表明,测量精度高,稳定性、抗干扰性和可靠性好,在工程应用中具有很好的实用价值.