一种基于数字图像的圆度测量方法

本文主要研究基于数字图像处理技术进行非接触测量轴类零件圆度的方法,首先对CCD摄像机采集到的图像进行处理,然后对处理后的图像进行边缘检测,最后运用极点拟合法进行圆度误差的评定。该方法具有很好的实时性,可以实现在线式非接触测量。通过实验证明,使用极点拟合法评定圆度误差,不仅可以提高测量精度,并且避免了圆度误差评价的非线性求解问题,运算简单,速度快,可应用于实际圆度测量数据的处理。     

基于数字图像法树木年轮宽度测量方法研究

针对树木年轮图像在复杂背景下分割难的问题,提出了利用绘图工具软件AutoCAD测量年轮宽度的数字图像法,分别应用数字图像测量法和千分式手工测量相同方向10年树龄各年的年轮宽度。结果表明,采用数字图像法能够进行年轮宽度的较快速、准确地测量,且具有测量方法简单、设备普及率高、经济成本低等优点。     

基于ΔJ积分的疲劳寿命曲线

基于光滑试件小裂纹的生长特点,提出一个与小裂纹生长表征参数△J有关的疲劳寿命曲线,该曲线有关系数通过对常规低周疲劳试验数据的最小二乘回归处理获得.文中给出了几种工程材料基于△J积分的疲劳寿命曲线,各曲线与实测数据符合良好.     

基于数字图像相关技术的铝合金拉伸应变测量

在传统的动力学实验中,获取位移/形变的方法都有诸多缺陷,例如无法进行全场测量,动态测量中实时响应不够及时,系统精度较低等。与传统测量方式相比,光学测量方法具有非接触、可全场测量、测量精度高、使用方便、采集数据信噪比高等优点,在实验力学中被广泛使用。本文通过基于数字图像相关技术的光学测量方法,对铝合金构件进行了拉伸应变测量,验证了该测量系统在实际应用中的精度和可靠性。     

基于混合积分算法的微小位移量测量方法研究

针对车载平台微小位移量的测量问题,提出了一种基于振动加速度测量的混合积分算法。根据加速度传感器采集信号造成的干扰,设计混合积分算法以减小现有二次积分算法的积分误差,从而控制趋势项误差。首先利用低频衰减积分算法对振动加速度信号进行一次积分得到振动速度信号,再利用多项式拟合积分算法对振动速度信号进行一次积分得到振动位移信号。设计振动台试验对混合积分算法进行验证,结果表明该算法对积分指标ERP和ERS都有所改善。     

多尺度气泡尺寸分布数字图像测量方法研究

鼓泡塔是一种广泛应用于能源和环境领域的多相流反应器,鼓泡塔中气泡的大小和浓度对于研究鼓泡塔中"三传一反"过程具有重要意义。采用高速摄像法和数字图像处理技术开展了鼓泡塔中内多尺度气泡尺寸分布测量研究,针对气泡识别过程中密集气泡易发生重叠的问题,提出基于曲率计算的凹点匹配与圆周拟合的重叠气泡分割与轮廓重构算法。搭建了鼓泡塔反应器实验装置,针对星型、均匀和方形3种不同进气孔形态的气泡分布器开展了实验研究,分析了不同尺度气泡的尺寸分布规律。试验结果表明:该算法不仅能够有效地从图像中提取轮廓清晰完整的气泡,而且能够对图像粘连重叠的气泡进行准确分割,从而可精确地获得多尺度气泡尺寸分布。随着气体流量的增加,小气泡的数量急剧增加,同时产生更大的气泡;气泡的最大直径和Sauter平均直径均随气体流量的增加而增大,且两者的比值基本保持不变,即分布器形式对气泡尺寸分布均匀性有影响,方形分布器产生气泡最均匀,气含率相对其他两种分布器更高。实验结果证明了图像分割与轮廓重构方法在气液两相流中气泡参数在线测量的可行性。     

基于灰度数字图像相关法的结构模态分析研究

文中针对现有机械装备的非接触振动信号测量方法存在的成本高、识别效果差的问题,提出采用灰度数字图像相关法进行结构振动频率测量。首先使用普通相机捕获结构的振动信息后将含有感兴趣区域（ROI）的视频逐帧处理为单帧图片,然后采用平均值灰度化方法将图像灰度化并进行高斯滤波处理,接着采用数字图像相关法将滤波之后的图像进行匹配,最后将获得的图像位移数据进行傅里叶变换,得到结构的振动频率信息。通过2个试验来验证本文所提出的振动识别系统的有效性。结果表明：该振动识别系统测量结果与有限元计算结果误差小于4%,表明了所提振动识别方法可以有效完成机械装备的振动频率测量。     

遗传算法的数字图像相关搜索法

研究了基于遗传算法(GA)的图像相关搜索方法并进行了实验。实验结果表明:基于GA的搜索方法,u的标准差为0.022 pixel,v的标准差为0.032 pixel。这种方法优于以往的全局搜索法,可以避免初值选取的问题,并且收敛速度快、精度高,适于数字图像相关中非线性、多峰值的全局优化。     

计算贯穿裂纹疲劳J积分范围和蠕变J积分范围简化方法的改进

为了检查表征疲劳和蠕变疲劳裂纹特征的J积分计算方法精度进行了一系列试验。结论为:(1)在计算疲劳J积分中,用循环应力应变方程代替Kumar的J积分方程中的稳态应力应变方程,可提高简化方法的精度。(2)在计算蠕变疲劳J积分中,用循环载荷保持过程中近似表征蠕变行为的蠕变方程代替Norton形式的蠕变方程,可提高简化方法的精度。     

基于J积分方法预测柴油机活塞的剩余疲劳寿命

运用ANSYS有限元程序计算分析了6S35MC-C型柴油机塞的三维温度场和三维应力应变场,进行了高温低周疲劳裂纹扩展模拟试验,并应用当量J积分方法预测了6S35MC-C型柴油机活塞的剩余疲劳寿命。研究结果表明,活塞材料的高温低周疲劳裂纹扩展速率可由当量J积分范围表征,应用当量J积分方法预测6S35MC-C型柴油机活塞的剩余疲劳寿命是可行的,为柴油机安全设计与合理使用具有参考价值。     

平行界面裂纹J积分的研究

利用弹塑性有限元分析方法，对平行于双相介质界面的裂纹在不同长度和不同位置时的J积分进行了计算，并研究了裂纹端的J积分随双相介质材料特征的差异和裂纹到界面的距离的变化规律。分析结果表明，裂纹位于硬介质中的J积分小于位于软介质中的J积分，当裂纹靠近界面时，硬介质中J积分将增大，而软介质中J积分将减小。     

循环J积分的工程计算方法

分析了循环Ｊ积分与Ｒｉｃｅ Ｊ积分数学形式上的相似性,提出了据应力强度因子手册和利用ＥＰＲＩ弹塑性断裂分析全塑性估算解计算ΔＪ的工程方法,有限元计算结果表明,该方法具有较高的精度。     

论J积分与COD的一致性

本文研究了一系列中低强度钢在裂缝扩展过程中的阻力值J_R与δ_R的关系。结果表明,只有通过对阻力值的塑性分量J_P与δ_P的分析,才能找出它们之间关系的合理规律。试验结果指出,在所研究的裂缝扩展范围内,J_R/σ_S—δ_P呈线性关系,这一关系可能受材料特性与试样几何的影响。本文还根据塑性铰链模型,对P-V与P-A曲线之间的相互换算进行了对比分析,结果表明这两种记录曲线实质上是等效的。因此,本文通过广泛的试验,从两个方面证明了J积分与COD的一致性。图9,表11,参考文献15。     

基于相关分析和模式匹配的多普勒频率测量方法

研究了利用相关分析方法计算声纳信号的幅值和噪声方差,并以计算的估计误差最小为准则,运用模式匹配的原理实现了多普勒频率的搜索估计.文章推导了相关分析法的信噪比,表明该方法抑制噪声能力强,通过预先计算频偏矩阵使计算量得到减少.最后通过仿真计算验证了算法的性能.     

基于相关分析的汽车密封条轮廓测量方法研究

分析了汽车密封条传统检测方法的不足 ,提出了独特的汽车密封条测量方法并设计了新的测量系统方案。该系统采用了分步曝光的测量步骤 ,结合牛顿插值法实现亚像素细分 ,将轮廓尺寸测量问题转化为求取最大相关函数的问题 ;基于仿射变换的最大相关搜索策略 ,根据实际需求和边界直径对搜索的初始参数加以约束 ,大大减少了搜索时间。通过试验给出了最大相关度量和仿射参数的函数关系并证明了该方法的快速有效。     

基于二次相关的超声波风速风向测量方法

为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依据该系统结构给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度,并从理论上说明了所提测风方法不受超声波本身传播速度即环境温湿度对其的影响。最后通过模拟仿真实验和搭建的实际测量系统对所提方法进行了有效性验证。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.0%和2.1°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求。     

摆式陀螺寻北仪的积分测量方法

提出了摆式陀螺寻北仪双次积分测量方法。在粗寻北阶段采用步进法,通过施加外作用消耗系统原有机械能的方式实现快速寻北。在精寻北阶段采用双次光电积分法,通过对陀螺摆动的一个半周期做积分测量后,利用双次光电积分的方式得到陀螺摆动的平衡位置,然后,通过计算来获得子午面与陀螺轴向之间的夹角。进行了一系列相关实验,结果表明:双次光电积分法有效地改善了JT15试验样机的寻北测量精度,使由于测量周期变化造成的寻北误差减小了10倍以上。本方案缩短了摆式陀螺寻北仪的寻北测量时间,提高了寻北测量精度,满足了工程实用的精度和快速性要求。     

基于数字图像相关的粘接界面内聚力模型参数反演识别

胶接装配具有结构简单、质量小、尺寸小、工艺性好等优点,但脱胶破坏等界面失效形式的出现对胶接结构的使用提出了挑战。内聚力模型可以有效表征粘接界面的损伤失效过程,其参数的准确获取对粘接结构的可靠性分析和设计具有重要意义。文中提出了一种基于数字图像相关技术、有限元模拟计算和智能优化算法相结合的内聚力模型参数反演识别方法。首先,采用数字图像相关技术获取双悬臂梁试件在拉伸断裂过程中的粘接区域位移场;其次,基于双线性内聚力模型,建立双悬臂梁试件拉伸断裂的有限元模型,并仿真获得双悬臂梁试件粘接界面开裂过程的位移场信息;最后,采用人工鱼群优化算法迭代试算双线性内聚力模型参数,直至有限元仿真的位移场与数字图像相关技术获取的位移场之间的误差最小。     

基于数字图像相关的光学引伸计应变测量精度研究

基于数字图像相关(DIC)方法的光学引伸计在应变测量领域有着广泛的应用。为了提高数字图像相关方法的测量精度,本文采用二维DIC与三维DIC的光学引伸计、基于双45°反射镜成像的二维光学引伸计以及电测法,对单轴拉伸试验中不锈钢试件的应变进行同时测量,比较分析了各个光学引伸计在测量轴向与横向应变方面的优劣以及误差产生的原因。实验结果表明:试件离面运动的存在大幅降低了普通二维光学引伸计的应变精度;基于双45°反射镜成像的二维光学引伸计可以有效消除离面刚体位移对测量结果的影响,其应变测量精度(尤其是横向应变精度)高于其他光学引伸计,且测量结果与电测法的测量结果高度吻合;三维DIC光学引伸计的横向应变精度明显不如轴向应变精度。