基于图像处理的防波堤结构安全监测技术初探

通过对防波堤结构损伤机理的分析,提出一种基于图像处理的防波堤结构安全监测方案。方案首先根据防波堤斜坡护面块体的设计安装情况选点定位设编码号牌;继而利用无人航行器挂载水下摄像机沿预先设定好的路线航行,获取防波堤斜坡面的图像信息;通过图像校正、位移检测、图像测量等技术,检测出防波堤护面块体的位移情况;最后,依据形变严重程度,及时采取相应措施进行修复,确保防波堤处于正常的运行状态。     

含翼板浮式防波堤消浪性能分析

本文将浮式防波堤结构简化为两自由度的刚体运动,基于黏性不可压缩流体理论,用体积分数方法捕捉自由液面,采用重叠网格技术和有限体积法,使用计算流体力学软件Star-CCM+建立了二维数值水槽,对新提出的一种含翼板的箱型浮式防波堤和不含翼板的传统箱型浮式防波堤进行了数值模拟,对比分析了两种浮式防波堤的消浪性能、运动响应和流场特性,结果表明：翼型挡板能有效降低浮式防波堤的运动响应;含翼板和不含翼板浮式防波堤运动响应的不对称性是由水下两对不同强度和不同演化形式的旋涡造成的;附加翼型挡板在水下能形成强度更大的旋涡,从而吸收更多的波浪能,能够明显提升箱型浮式防波堤的消浪效果;附加翼型挡板在高性能的浮式防波堤设计中具有巨大潜力.     

基于辅助结构实时监测大高宽比纳米结构显影过程的方法研究

提出了一种引入辅助结构作为显影过程的监测对象来实现对大高宽比纳米结构高度变化进行实时无损监测的方法。随着结构高度的变化,矩形光栅表现出明显的光学性质的变化,便于进行光学监测,适合用作辅助结构。使用光栅负一级和正一级衍射效率两个参数作为监测依据,首先通过观测它们的起伏变化得到结构大致的高度范围,然后通过观测负一级与正一级的比值得到结构高度的精确值,从而实现对大高宽比纳米结构高度的实时监测。以高度为3μm的纳米结构为例,设计了线密度为50线/mm和160线/mm的矩形光栅作为辅助结构来监测显影过程中结构高度的变化。模拟结果表明,通过监测光栅衍射效率的变化可以有效地监测纳米结构高度的变化,该方法适用于对大高宽比纳米结构的显影过程进行实时监测。     

钢筋结构建筑不同结构点的抗震与变形监测

传统建筑结构抗震性能分析方法忽略了对建筑结构不同结构点的测量,导致传统方法无法有效监测到建筑结构的受力钢筋黏结应变、滞回曲线和延性系数,出现监测精度低问题。为此,提出强震冲击下建筑结构抗震性能及变形监测方法。分析建筑材料抗震性能,测量建筑结构不同结构点,采集建筑结构变形值,构建建筑结构变形模型。通过对回归平面以及变形状态的计算,完成强震冲击下建筑结构抗震性能及变形监测。实验结果表明,所提方法能够有效监测出建筑结构受力钢筋黏结应力、滞回曲线以及延性系数,且变形监测精度较高。     

无方向数据采集的相控阵结构健康监测研究

超声相控阵结构健康监测过程中由于按角度扫描的数据采集持续时间长,结构损伤前后采集的数据易受环境和结构变化的影响,针对这一问题,提出无方向数据采集的相控阵结构健康监测成像定位方法。基于相控阵方法,对采集后数据根据发射和接收过程进行时间延迟的计算,然后将监测结果进行二维成像。该方法在玻璃纤维复合材料板结构上的实验研究证明,采用无方向数据采集的相控阵结构健康监测方法能够精确监测结构中损伤并对损伤进行清晰成像;并且该方法可以大大缩短监测时间,从而使监测过程不受环境条件变化的影响,为超声相控阵监测方法的工程化奠定基础。     

民用飞机结构健康监测系统的设计方法

结构健康监测技术是确定飞机结构完整性的革命性创新技术,其在减少飞机运营成本、提高飞行安全等方面具有非常突出的潜力和优势,将使民用飞机结构的维护策略发生变革：从定期计划维修向基于结构实时状态的视情维护转变。首先介绍了民用飞机结构健康监测技术国际研究现状及其国产民机应用SHM的必要性,论述了民机结构健康监测系统需要监测的金属结构和复合材料结构损伤、载荷、部位、损伤类型,以及理想SHM系统的要求。民机结构健康监测的主要参数包括载荷/环境谱、关键部位应变场、关键部位损伤三大类。给出了民用飞机结构健康监测系统设计方法,阐述了SHM主要监测参数及适用的传感器,介绍了民用飞机结构健康监测系统的总体架构设计和功能架构设计。     

基于FBG的半潜式平台关键节点疲劳响应监测试验研究

半潜式平台在深海服役期间其关键部位的疲劳响应监测和超载预警是至关重要的。基于光纤布拉格光栅(FBG)监测原理,对半潜式平台结构关键节点进行了疲劳响应监测试验研究和疲劳损伤后的极限强度监测试验研究,通过FBG与应变计监测结果对比,分析了节点应变和位移变化规律,探讨了平台结构节点疲劳响应和疲劳剩余极限强度的监测方法。试验结果表明,FBG的疲劳响应监测值与应变计的监测值接近,曲线变化趋势一致,应变变化规律与位移变化规律比较吻合。FBG传感器能够监测到结构节点的疲劳响应和疲劳剩余极限强度的变化,可以为半潜式平台结构的安全评估和运行维护提供参考。     

结构健康监测系统的软件主体协作规范

为了有效协调管理和配置结构健康监测的硬软件系统,初步研究了结构健康监测的软件主体协作规范。首先研究了健康监测目前已有的相关规范,讨论分析了它们彼此之间的关系;然后,对软件主体协作规范进行研究,重点是FIPA规范的5个主要规范,为结构健康监测的软件主体协作规范提供指导和应用基础;最后,针对结构健康监测系统的需求,参照上述规范,提出了适合于结构健康监测系统的软件主体协作规范。以大型航空铝板结构为例,验证所提出的软件规范。     

基于嵌入式系统的分布式结构健康监测系统设计

结构健康监测意味着一个可靠的系统有能力监测和解释由于损伤引起的结构中相应的变化,结构健康监测技术的发展,要求能够对被监测对象进行在线实时监测;针对很多承受复杂力学环境的被监测结构,提出了一种基于嵌入式系统PC104的远程结构健康监测系统,对PC104的应用特点进行了描述,阐述了系统软、硬件的设计思想和具体实现,并基于串行通信技术,采用主从机模式构建了分布式无线远程监测系统,最终达到了远程监控的目的,实现了系统的在线实时监测。     

基于LabVIEW的虚拟仪器技术在结构健康监测中的应用

基于虚拟仪器技术构建新的结构健康监测系统,介绍了利用LabVIEW图形化编程语言开发设计结构健康监测系统的设计思想、结构组成、实现方法和功能.与传统结构健康监测系统相比,基于虚拟仪器的结构健康监测系统,具有可操作性强、通用性好、性价比高、功能强大、快捷方便等特点.并且能够实现数据的自动采集和在线实时监测,可以对数据进行多种方式的分析和处理,在工程实际中具有广阔的应用前景.