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非连续数字图像相关方法在裂纹重构中的应用 被引量:4
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作者 汤文治 肖汉斌 邹晟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1101-1109,共9页
数字图像相关方法作为一种新的非接触式位移测量方法,在力学工程中有广泛的应用前景,然而受限于标准方法对图像变形的连续性要求,这种高效的测量方法在断裂力学领域的推广受到了限制.为解决这一问题,提出采用引入子区分离数学模型,代替... 数字图像相关方法作为一种新的非接触式位移测量方法,在力学工程中有广泛的应用前景,然而受限于标准方法对图像变形的连续性要求,这种高效的测量方法在断裂力学领域的推广受到了限制.为解决这一问题,提出采用引入子区分离数学模型,代替标准方法的连续模型,来对非连续区域进行精确识别和匹配的非连续数字图像相关方法.研究子区被裂纹等非连续分割后原始像素点的位移情况,并引入裂纹张开向量用以表征被分割子区的主区和副区的位移关系;从而建立子区分离模型的数学表达式,并且为所提出的模型设计相应的图像相关算法;然后将所提出的非连续数字图像相关方法应用于重构平板拉伸试验开裂过程中图像的位移.研究结果表明,相比于标准的数字图像相关方法,所提出的非连续数字图像相关方法解决了图像相关法在非连续区域失效的问题,提高了数字图像相关方法对位移测量的正确率,特别是能够准确重构裂纹面及附近的位移场,其测量精度能够达到亚像素级别. 展开更多
关键词 位移场测量 非连续数字图像相关 子区分离模型 裂纹重构 裂纹张开向
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基于小波神经网络的火炮裂纹形状重构 被引量:10
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作者 王长龙 徐章遂 +1 位作者 傅君眉 陈鹏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期379-382,共4页
介绍了漏磁无损检测的原理和漏磁场数学模型,提出了用小波神经网络对裂纹形状重构。在仿真试验中,用训练样本对小波神经网络进行训练逼近裂纹形状,训练采用随机梯度下降算法。训练样本来自漏磁场数学模型数据和测量的火炮漏磁信号,用测... 介绍了漏磁无损检测的原理和漏磁场数学模型,提出了用小波神经网络对裂纹形状重构。在仿真试验中,用训练样本对小波神经网络进行训练逼近裂纹形状,训练采用随机梯度下降算法。训练样本来自漏磁场数学模型数据和测量的火炮漏磁信号,用测量数据重构裂纹形状。小波神经网络是多分辨率逼近,通过改变网络的分辨率控制输出精度。结果表明。 展开更多
关键词 材料检测与分析技术 漏磁 裂纹重构 小波神经网络 多分辨率逼近 磁偶极子 火炮身管
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金属厚壁结构中深裂纹的重构方法研究
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作者 武美先 张东利 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1689-1692,共4页
为了提高涡流方法检测厚壁结构中深裂纹的检测精度,使用三维涡流程序对涡流信号进行了仿真,通过分析传感器布置方案对检测信号及噪声的影响,提出了基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,并开发了相应的逆问题反演程序,对重构策略的可... 为了提高涡流方法检测厚壁结构中深裂纹的检测精度,使用三维涡流程序对涡流信号进行了仿真,通过分析传感器布置方案对检测信号及噪声的影响,提出了基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,并开发了相应的逆问题反演程序,对重构策略的可行性进行了验证。数值仿真结果表明,所提出的基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,可有效提高厚壁结构中深裂纹的重构精度,并可用于工程实践。 展开更多
关键词 厚壁结构 裂纹重构 涡流传感器 数值仿真
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钢板表面裂纹的脉冲涡流热成像定量检测 被引量:6
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作者 胡德洲 左宪章 +1 位作者 张玉华 王建斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期518-523,共6页
裂纹是钢铁材料的常见缺陷之一,研究了脉冲涡流热成像技术对钢板表面裂纹的定量检测。对带有表面浅槽型裂纹的45#钢进行了感应加热实验,分析了裂纹附近的温度分布和温度响应。与温升大小相比,温度响应的曲线形态与裂纹深度间的定量关系... 裂纹是钢铁材料的常见缺陷之一,研究了脉冲涡流热成像技术对钢板表面裂纹的定量检测。对带有表面浅槽型裂纹的45#钢进行了感应加热实验,分析了裂纹附近的温度分布和温度响应。与温升大小相比,温度响应的曲线形态与裂纹深度间的定量关系更加清晰,曲线的形态特征可由傅里叶积分的基频相位提取。引入最小二乘支持向量机完成了裂纹几何轮廓的重构,比较了将裂纹的相位轮廓和温度轮廓分别作为支持向量机输入时的重构结果,发现相位轮廓更加适用于表面裂纹的定量检测。 展开更多
关键词 感应加热 热成像 裂纹重构 最小二乘支持向量机
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基于退相关DIC的疲劳裂纹全局动态测量方法 被引量:8
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作者 程斌 李得睿 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1040-1050,I0004,共12页
工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利... 工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利用DIC的退相关效应,提出一种疲劳裂纹全局动态测量及可视化方法.该方法首先在相机采集得到的裂纹图像内,建立具备拓扑关系的目标点云结构,并运用DIC亚像素算法得到裂纹区域位移场,再基于零均值归一化互相关(zero-mean normalized cross correlation,ZNCC)计算结果剔除退相关的DIC目标点(灭点).进一步通过“三生点”算法提取得到裂纹离散边界,并采用最小二乘法将离散边界拟合为连续裂纹边界,实现裂纹形态的几何重构,最终自动计算得到裂纹长度和宽度的动态变化过程.该方法原理清晰、理论简单,易于实现.开展数值模拟和钢节点疲劳试验,对相关算法和图像采集参数进行了验证,结果表明本文方法对疲劳裂纹边界的数字化重构误差在0.5个像素内,基于重构结果计算得到的裂纹长度和宽度误差分别为0.46像素和0.08像素(类同于0.06 mm和0.01 mm),并成功实现了对疲劳试验裂纹扩展形态的精细化动态测量及可视化.研究成果证明了DIC技术用于疲劳裂纹全局动态测量及可视化的有效性,并在测量精度、效率、成本等方面具有显著优势,可在实验室测量和工程现场测试中推广应用. 展开更多
关键词 位移场测量 数字图像相关 退相关 疲劳裂纹重构 全局动态测量
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基于激光三维扫描的裂纹可视化表征方法 被引量:1
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作者 焦婷 宁宁 +1 位作者 樊俊铃 秦纪仇 《无损检测》 CAS 2022年第10期15-19,共5页
疲劳裂纹是飞机服役过程中的常见损伤,激光三维扫描技术可通过获取点云数据实现结构参数的三维重构,但在用于裂纹识别和表征时,面临局部裂纹与结构尺寸之间存在跨尺度效应的问题。为此,基于目视检测难易程度,选取人工裂纹、易于目视可... 疲劳裂纹是飞机服役过程中的常见损伤,激光三维扫描技术可通过获取点云数据实现结构参数的三维重构,但在用于裂纹识别和表征时,面临局部裂纹与结构尺寸之间存在跨尺度效应的问题。为此,基于目视检测难易程度,选取人工裂纹、易于目视可见裂纹、目视可见裂纹和目视勉强可见裂纹等4种典型裂纹特征作为研究对象,提取裂纹长度、裂纹宽度和裂纹两侧高度差作为重构参数来表征局部裂纹特征,并采用光学显微镜对裂纹特征参数进行定量。随后对4种裂纹特征开展激光三维扫描建模试验,分析重构参数对激光三维扫描裂纹特征识别和建模精度的影响。试验结果表明,激光三维扫描技术可以精确识别与表征裂纹特征,为飞机结构裂纹可视化表征提供了一种新的技术手段。 展开更多
关键词 激光三维扫描 点云数据 扫描精度 裂纹特征重构 可见裂纹
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基于旋转电磁场的裂纹周围电流分布反演新方法
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作者 葛玖浩 陈炫昂 +1 位作者 杨晨开 徐飞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期17-23,共7页
在应力和环境的共同作用下,结构物中所产生的自然裂纹往往以多条、簇状和交叉等复杂形式存在。采用涡流技术对复杂裂纹进行检测时,复杂裂纹内的各个裂纹的扰动电流产生的磁场将在空间中发生叠加,导致传统方法无法实现复杂裂纹尺寸的准... 在应力和环境的共同作用下,结构物中所产生的自然裂纹往往以多条、簇状和交叉等复杂形式存在。采用涡流技术对复杂裂纹进行检测时,复杂裂纹内的各个裂纹的扰动电流产生的磁场将在空间中发生叠加,导致传统方法无法实现复杂裂纹尺寸的准确量化。为实现复杂裂纹表面轮廓重构,融合旋转电磁场检测技术和电流分布反演算法,提出复杂裂纹周围电流分布反演新方法。新算法将旋转电磁场检测探头信号转化为不同旋转时刻下均匀场涡流探头信号,采用方形电流偶极子模型对不同时刻下裂纹周围电流进行离散化,再分别对不同时刻信号进行电流反演,最终将所有结果叠加。构建复杂裂纹扰动电流反演试验系统,并开展了算法的试验验证。试验结果表明:仅通过磁场信号,无法准确和具体的确定复杂裂纹表面轮廓信息,采用所提出的新算法可清晰直接地获得复杂裂纹的位置、方向和表面轮廓信息,裂纹表面轮廓反演结果的最大相对误差不超过5%,算法具有较高的精度。 展开更多
关键词 旋转电磁场 复杂裂纹 电流反演 裂纹表面轮廓重构
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一种用于航空发动机热端部件三维裂纹行为分析的数值方法 被引量:2
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作者 刘鹤 杨晓光 石多奇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期102-112,共11页
裂纹在航空发动机热端部件服役过程中不可避免,裂纹行为的准确预测对于服役安全和寿命管理具有重要意义,针对热端部件上三维裂纹行为特征的研究有着巨大需求。面向航空发动机热端部件结构,对复杂几何和应力状态下的三维裂纹的理论从数... 裂纹在航空发动机热端部件服役过程中不可避免,裂纹行为的准确预测对于服役安全和寿命管理具有重要意义,针对热端部件上三维裂纹行为特征的研究有着巨大需求。面向航空发动机热端部件结构,对复杂几何和应力状态下的三维裂纹的理论从数值应用方面进行了系统总结,并对数值分析中应用的关键技术进行了研究。通过对各型裂纹应力强度因子分量的求解,并选择恰当的裂纹扩展方向准则,实现了复杂的三维复合型裂纹行为的模拟。裂纹尖端单元类型的选取将会影响计算结果的精度,通过对奇异性单元特征尺寸的控制保证了三维裂纹参量求解的准确性。为了获取模拟过程中裂纹前沿曲线的演化,应用"逐个点"的节点增量法作为更新策略重构裂纹前沿,同时裂纹尖端的三层单元环结构的使用保证了网格的稳定更新。通过对比表面裂纹的解析法和数值计算结果,验证了该方法对裂纹驱动力参量的求解精度。最后以高压涡轮叶片为实例,通过数值模拟计算得到了涡轮叶片不同位置裂纹扩展的规律。 展开更多
关键词 三维裂纹 数值方法 航空发动机热端部件 复合型裂纹 裂纹前沿曲线重构 节点增量法 奇异性单元特征尺寸
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Dynamic response of gravity dam model with crack and damage detection 被引量:9
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作者 WANG ShanShan REN QingWen 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2011年第3期541-546,共6页
Gravity dam is a typical structure that has been frequently used in the fields of water conservancy engineering, and the safety of the structure has received widespread attention recently. Due to earthquakes or other ... Gravity dam is a typical structure that has been frequently used in the fields of water conservancy engineering, and the safety of the structure has received widespread attention recently. Due to earthquakes or other reasons, gravity dams normally have damage such as cracks in practical service. Damage in the structures can alter the structural dynamic behavior and seriously affect structural performance. Maintaining safety and integrity of the gravity dam structures requires a better understanding of dynamic response of structure with damage and associated damage detection method. In order to study thoroughly the dynamic behavior of gravity dam with damage, the sweep vibration responses of the gravity dam with and without damage are investigated. The experimental results show that the peak-peak acceleration responses all increase for the structure is with crack. At the same time, a structural damage detection method, i.e., the local damage factor (LDF) method, is considered in the study of gravity dam damage detection when the dam is subjected to the base excitation. It is shown that the LDF method can be used as a damage index and is capable of evaluating both the presence and relative severity of structural damage, and it can be used as a viable condition assessment and damage identification technique to detect and quantify the damage in the gravity dam. 展开更多
关键词 gravity dam dynamic response CRACK SWEEP damage detection local damage factor
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