多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求,针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)原理,建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案,用于测点的自动识别及图像的自动标定,并通过对硬件配套软件SDK(software development kit)的二次开发,构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构,最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验,结果表明该系统测量精度为0.01 mm,系统基本误差为0.05%,灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试,发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度,而对于高频振动场景,采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势,可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。

导管架脚靴与钢管桩之间竖向错动位移监测及成果分析

对于海上升压站脚靴式导管架基础,桩和套筒间的灌浆强度对基础的稳定性至关重要,但受到空间和施工工序的影响,没有较为有效的手段直接对灌浆体进行相关强度、密实度等性能进行监测。为了解该部位的稳定性,在某风电场海上升压站脚靴式导管架基础上采用测缝计监测桩和套筒之间竖向错动位移的方式,间接分析灌浆体的强度,结果表明桩与套筒之间无明显错动位移,验证了脚靴式导管架基础结构的稳定性,为该种基础结构形式进一步扩大应用奠定了基础,同时也为其他脚靴式导管架稳定性监测提供参考与借鉴。

动位移的加速度精确测量技术研究

提出了利用加速度通过频域-时域混合积分法精确测量动位移的方法。此方法克服了传统的时域内两次积分会产生较大累积误差,从而频域内两次积分产生较大低频误差的弊端。实测加速度数据积分结果与位移传感器实测数据的对比表明,采用加速度的频域-时域混合积分法能够精确测量动位移。

基于有限测点的高拱坝原型整体动位移场反演研究

坝身泄洪的拱坝振动位移均方差是反映坝体振动强烈程度的重要指标,由于开展拱坝原型振动测试的测点有限,难以全面准确反映拱坝坝体的整体振动响应场分布特性,仅利用有限测点的动位移均方差进行坝体振动安全评价显得不够全面和具体,因此通过有限测点的实测响应反演出整个坝体结构的动位移场具有重要意义。以二滩高拱坝为工程实例,对其开展了原型泄洪振动测试,通过布置于坝体上的有限测点的原型实测动位移响应,基于遗传算法和有限元模态分析对该拱坝原型整体动位移场进行了反演,并给出了拱坝原型动位移场反演的具体流程图;反演结果表明,仅利用坝体顶拱拱圈的7个动位移响应测点实测值反演出了整个拱坝在泄洪工况下的动位移场,且反演结果与实测结果较为吻合,该方法为高拱坝的泄洪振动安全的正确评估提供了新的技术手段。

边坡振动台模型实验动位移的加速度时程积分探讨

受数据采集条件限制,振动台模型实验的速度和动位移时程一般由实测加速度时程信号进行积分得到。通过理论分析和实验实测数据计算,认为动位移的频域积分法误差来源是低频截止频率的选取,特别当低频频率接近零时,传统二阶频域积分可产生较大的动位移低频振荡和峰值误差。提出利用时域与频域混合的方法,即频域-时域混合积分法,来克服积分过程带来的误差,其在对加速度两次积分中,分别进行一次频域积分和一次时域积分。地震模拟振动实验的台面实测加速度数据积分与台面动位移计实测数据的对比表明,较之传统的二阶频域积分,采用频域-时域混合积分时误差可明显减小。

具有动应力和动位移约束的离散变量结构拓扑优化设计方法

讨论了动应力、动位移约束下离散变量结构拓扑优化设计问题· 首先给出问题的数学模型 ,然后用拟静力算法 ,将结构惯性力极值作为静载荷施加到结构上 ,求得结构的动位移和动内力 ,将考虑动应力约束和动位移约束的离散变量结构拓扑设计问题化为静应力和静位移约束的优化问题 ,然后利用两类变量统一考虑的离散变量结构拓扑优化设计的综合算法进行求解·

石墨滑移隔震砌体房屋错动位移研究

采用单质点弹性变形体分析模型 ,建立了基础石墨滑移隔震砌体房屋的运动微分方程和滑移与啮合阶段的判别准则。通过动力时程分析 ,输入多条地震记录 ,研究了隔震缝错动位移在各种影响因素下的变化规律。结果表明 :场地条件和地震烈度 ,是影响错动位移幅值的主要因素。在一至三类场地 ,9度罕遇地震作用下 ,错动位移幅值最大不超过 12cm,通过适当加宽基础宽度的构造措施 ,不增设限位装置 ,即可满足隔震缝处构造要求。基础加宽宽度 ,一类场地取 2cm,二类场地取 6 cm,三类场地取 12 cm。

基于原型振动测试的泄洪闸闸墩动位移反演

泄洪闸闸墩振动的动位移均方差是评估其振动危害程度的控制指标之一。为获取闸墩泄洪振动的整体动位移场,从而对泄洪闸闸墩进行全面振动危害评价,以某水电站泄洪闸为工程实例,针对该工程泄洪闸闸墩在宣泄洪水期间发生强烈振动导致无法正常运行的情况,开展了闸墩泄洪振动原型测试,并基于所观测的有限测点动位移,提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,简称POS)的闸墩整体动位移场反演方法。结果表明,仅利用闸墩顶部8个测点动位移响应就实现了该闸墩结构整体动位移场的反演,反演值与实测值拟合度较高。所提方法可为全面评价泄洪闸闸墩在宣泄洪水期间的振动安全提供有力支撑。

水垫塘底板稳定性的动位移响应识别方法研究

利用水垫塘防护结构动位移响应原型观测成果,建立了水垫塘底板、水体、基岩、锚固钢筋的耦合有限元模型,并可据此计算出不同破坏状态下底板块的极限动位移。以二滩工程为例,分析了该工程水垫塘底板失稳破坏各个阶段的动位移响应特性,发现止水未破坏时,振动位移标准差一般不超过10μm,底板振动信号的偏态系数CS在-0.5^+0.5之间,峰度系数CE位于2.0~4.0之间,水垫塘底板的振幅比系数λ位于0.5~1.5之间;分析还发现水垫塘底板的振动信号满足统计自相似性,止水未破坏时其分形盒维数都在1.05以上;在止水破坏后,振动位移标准差及振动信号的偏态系数、峰度系数、振幅比系数将超出上述范围,振动信号维数下降到0.95以下,据此可对水垫塘底板的稳定性进行识别。

斜拉索动位移实时测定方法研究和系统开发

基于单相机多测点动位移测定技术,建立斜拉索动位移实时测定方法.基于Lab VIEW程序开发平台,编制单相机测定多测点动位移的程序,开发斜拉索动位移实时测定系统.通过与激光位移计进行室内试验比较,验证该测定方法的有效性、多目标测定的实用性和测定结果的准确性,并讨论相机拍摄角度对于测量精度的影响.利用单相机多测点动位移测定系统对泉州晋江大桥的拉索动位移进行实桥测量,验证了该测定方法应用于实桥测试的可行性和有效性.

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.

重载铁路轨道路基系统动位移空间分布特征

建立了重载货车-有砟轨道-路基系统耦合动力学模型.分析计算了在轨道随机不平顺激励下30t轴重重载铁路轨道-路基系统动位移的分布规律.计算结果表明:(1)轨道-路基系统各结构层动位移状态较为复杂,在重载货车通过的过程中,所受荷载也处于循环往复的加载和卸载状态.(2)在有砟轨道-路基系统的动位移的3个位移分量中,竖向动位移的幅值较大,横向动位移以及纵向动位移的幅值均不超过竖向动位移幅值的6%;而沿横向,动位移的分布较为缓和,其最大波动幅值不超过0.2mm,可近似看做均匀分布.(3)轨道-路基系统动位移沿竖向的变化,大体分为3个阶段:在钢轨到轨枕之间,出现明显突变;在轨枕层区域的衰减幅度较小;在道床层至基床表层及下部结构,竖向动位移表现为沿深度方向不断衰减,并且衰减速率随着深度的增加也在不断减小.

结构动位移测试的计算机视觉方法实现

基于计算机视觉原理,采用相机参数标定、图像跟踪和三维点重构技术,建立了以普通消费级相机为测试手段的结构动位移测试方法.通过简谐振动、悬臂梁自由振动和框架模型振动台试验验证了该方法的准确性和适用性.结果表明:基于计算机视觉的动位移测试方法是对目前其他传统测试方法的很好补充.

桁梁局部破断试验中动位移的数字图像测量

将数字图像测量技术应用于桁梁结构局部破断试验中结构动位移的测量。对目标测点标记亮斑并布置对比度较强的背景,采用高清晰摄影机在结构破坏过程中采集图像,使用Matlab编制程序对目标点亮斑进行识别,计算其在图像中位置的变化并输出目标点位移曲线。试验结果显示,按该方法可获得符合实际的测点位移数据,具有较高的可行性;另经静载试验验证,可获得相对于破坏试验中较大位移而言可接受的精度。

MCE地震作用下全坝段三维碾压混凝土重力坝动位移分析

碾压混凝土重力坝切割式横缝接触面存在一定初始强度,忽略该强度与坝体实际运行状态差异较大。对此,基于ABAQUS有限元分析软件,考虑各相邻坝段间的相互作用力和切割式横缝接触面初始强度,对全坝段三维光照碾压混凝土重力坝—地基—库水体系进行有限元数值模拟,分析了碾压混凝土重力坝在最大可信地震作用下的动位移响应。结果表明,忽略碾压混凝土重力坝切割式横缝接触面初始强度会降低坝体动位移响应程度,且三维数值模型相对于二维更能反映重力坝各相邻坝段间相互作用行为,对高碾压混凝土坝非线性动力响应理论研究有一定参考价值。

行车荷载作用下路面结构动位移响应分析

为研究行车荷载作用下路面结构动位移响应规律,基于弹性层状体系理论建立路面结构有限元模型,将车辆随机动荷载作用在有限元模型上,通过改变路面结构层厚度与模量,研究了路面结构测试区竖向动位移变化规律,建立了测试区动位移峰值与路面结构层参数的数学模型,进一步揭示了路面结构动态响应问题.计算结果表明:路面结构测试区动位移峰值随土基模量的增大而减少;土基模量对测试区动位移峰值影响最为敏感,两者的数学模型近似呈对数关系,测试区动位移峰与面层厚度和基层厚度近似呈线性关系,与底基层厚度近似呈对数关系;不同的面层模量、基层模量和底基层模量对应的测试区动位移曲线几乎重合,因此不是影响测试区动位移的主要影响因素.研究结果为路面承载力检测提供了依据.

单点子域积分解结构的动位移响应

利用单点子域积分法推出了求解梁结构动位移响应的积分格式。理论分析表明，单点子域积分法是传统差分法的一般形式，差分法积分格式只是本文积分格式的高阶近似的特殊形式。算例也表明了单点子域积分法具有比中心差分法误差扩散慢的特点。可以推广应用于复杂结构，并开展多种计算格式的研究。

横梁移动位移和移动速度的创新检定方法

JJG475-2008《电子式万能试验机》检定规程规定,对首次检定的电子式万能试验机应包括横梁移动速度和横梁位移误差的检定,同时还规定检定用标准器具为分辨力为0.01s的秒表、（0～30）mm量程的一级百分表、（0～1）mm的一级千分表和量程为1000mm、误差为±0.2mm的钢直尺等通用简易测量仪器。我们采用创新的检定方法是如何更好地实现了对横梁移动速度和横梁位移误差的检定。下面分别针对两种检定方法进行分析比较。

机床实体模型复模态空间动位移显示技术的研究

介绍了用实体模型在复模态空间显示机床整机动位移的原理和方法。并在VC ++6 .0开发平台上用OpenGL语言开发了相应软件 。

球轴承球心窜动位移量的计算与分析

通过对球轴承钢球球心的窜动变化规律的研究，提出了对球心窜动量的计算在球轴承设计中应予重视的观点，并推导出了相应的计算式，为合理地制定球轴承设计方案和轴承设计的某些理论计算与检验测量提供了依据。附图４ 幅，参考文献４ 篇。