基于非接触式测量技术的高强螺栓预紧力检测方法研究

为了研究非接触式测量技术检测高强螺栓预紧力的可行性,以8.8级M16高强螺栓为研究对象,采用有限元软件对高强螺栓施加预紧力进行了模拟,分析了不同螺栓预紧力下螺帽表面应变分布。通过电阻应变片检测试验测量了高强螺栓施加预紧力过程中的螺帽表面应变,将测量结果与模拟结果进行对比,验证了有限元模拟的正确性和螺栓预紧力与螺帽表面应变之间的线性关系。采用三维数字图像相关法检测了高强螺栓预紧力施加过程中的螺帽表面应变,并与有限元分析结果进行了对比。最后,采用正态分布完全样本可靠度置信下限计算方法得到了20%失效概率、50%置信度下的8.8级M16高强螺栓螺帽表面应变检测目标值。结果表明:采用三维数字图像相关法通过检测螺帽表面应变从而确定高强螺栓预紧力理论上是可行的。

非接触式视频应变测量系统设计

在材料拉伸试验中,传统的机械式引伸计应变测量存在很多缺陷。文中从硬件搭建和软件算法编制两方面设计了非接触式视频应变测量系统。该系统以图像测量技术为基础,具有非接触式、全场景测量、可视化好、智能性高、应用广泛等诸多优点,实现了材料在加载过程应变的实时测量。测量技术应用亚像素边缘检测算法,系统应变测量结果具有较高精度。

非接触式光学应变测量技术研究进展

随着光学应变测量技术的兴起,特别是非接触式的光学应变测量技术的发展,使得这一技术已成为应变测量的先进技术。本文在分析非接触式应变测量技术研究进展的基础上,介绍了几种较前沿的非接触式光学应变测量技术及其应用,同时对该技术的优缺点进行了总结。

非接触式位移/应变视频测量系统在弯曲试验中的应用

在弯曲梁试验中运用了非接触式位移/应变视频测量系统,对其跨中挠度及梁侧混凝土应变进行测量,同时使用应变片在梁的另一侧测量应变,与视频测量法进行对比。结果表明:两种仪器测得的应变的相对误差能够满足测量需要。在本试验的基础上而且非接触式位移/应变视频测量系统在试验前无需花费时间去贴应变片,测量结束后整个试验过程都被记录下来,可供以后研究。

点阵夹芯结构非接触式损伤成像研究

针对点阵夹芯结构的脱焊等损伤问题,提出了基于高频动态响应的非接触式损伤成像技术,根据无基线损伤指标分析结构高频响应,实现脱焊损伤成像。数值仿真中,依据局部共振理论,以损伤区域低阶固有频率作为中心频率计算结构在声场激振下宽频段内振动响应,采用无基线损伤指标实现损伤成像,由损伤成像结果准确识别脱焊损伤位置;试验中,采用扬声器激振,扫描时激光测振系统进行全场振型拾取的非接触式试验测量方案,成功识别脱焊损伤的位置。验证了非接触式成像技术对点阵夹芯结构脱焊损伤检测的适用性与可行性,实现了无附加结构质量、无健康基准信号下的损伤识别。

非接触式数字光纤叶片测振系统研究及应用

应用非接触式数字光纤叶片测振系统对叶片整数阶次振动(共振)与非整数阶次振动进行了分析。通过模拟试验器和台架压气机试验证明,应用该系统以及相关算法可以有效测量、监测和分析叶片共振和颤振等非整阶次振动,能较准确地评估叶片振动特征;其结果与应变片测量结果一致。

基于非接触式观测技术的FRP/ECC复合材料反复受拉本构关系模型

考虑不同种类的纤维复合材料(FRP)格栅、格栅层数及加卸载循环方式,采用非接触式观测技术(DIC)和传统应变片测量方法,对 FRP 格栅与 ECC 复合材料试件进行了单轴反复拉伸试验,研究复合材料的轴向抗拉力学性能,验证 DIC 非接触式观测技术的有效性。在试验结果的基础上,提出了 FRP/ECC复合材料反复受拉本构关系模型。试验结果表明,玄武岩(BFRP)格栅/ECC 能充分地发挥纤维格栅的材料性能和 ECC 基体的高延伸性和多点开裂特性,显著提高 ECC 基体的极限抗拉强度。不同循环加载方式对 FRP/ECC 复合材料试件的加卸载路径有显著影响,但对其极限应力/应变的影响较小。BFRP/ECC 复合材料的变形恢复能力要优于 CFRP/ECC 复合材料的变形恢复能力。DIC 非接触式观测技术能有效地捕捉到试件的开裂,观测裂缝的萌生、发展过程,获得破坏形态,获得应力-应变全曲线。计算结果表明,建议的应力-应变关系模型与试验结果吻合较好,可以有效地预测 FRP/ECC 复合材料的反复受拉本构关系。

非接触式测振技术最新进展及应用——2016非接触式激光测振国际会议评述

非接触式测振技术以其在振动测量方面优良的特性,越来越受到广泛关注。本文介绍了2016年第十二届非接触式激光测振会议的主要内容。会议分为测量技术领域和应用领域两大类,涉及的内容包括全场干涉测量、激光多普勒测振技术、叶尖定时测量及其传感器等。同时介绍了其他非接触式测振技术的最新应用。

基于数字图像测量方法的拉力试验机非接触位移测量技术研究

研究了数字图像处理基本理论,分析了适用于材料拉伸位移测量的数字图像处理算法。重点研究了基于灰度梯度的亚像素位移测量算法,建立了亚像素的数学模型,并对数学模型的建立推导过程进行了阐述。

Kistler 4503A系列非接触式扭矩传感器 奇石乐(中国)有限公司

Kistler 4503A型应变式扭矩传感器内置转角／转速测量单元，并内置信号调理单元，既可输出标准模拟信号，也可以输出数字信号。

高温疲劳应变量测量调研及分析

试件应变量测量通常采用电阻应变片和光纤应变片,但对于某些高温高疲劳小尺寸测试条件,使用应变片测量难以满足要求,选用非接触式全场应变测量方式较为可取。

材料力学性能参数的动态视觉测量研究

为了对材料在拉伸变形状态下弹性模量、泊松比等力学性能参数进行动态的视觉测量,基于数字图像相关技术和随机采样一致性原理,提出了一种针对材料在拉伸变形状态下的应变、弹性模量和泊松比等多种力学性能参数的动态测量和计算方法。首先,利用数字图像相关技术,测量出了材料变形试件点对间的位移、应力及线应变值;其次,基于随机采样一致性原理,自动确定了材料的弹性区间;在变形试件的弹性区间内,运用最小二乘拟合法准确获取了材料的弹性模量和泊松比;最后,常温环境下,对两种金属材料进行拉伸实验,实时计算和显示了试件的变形情况以及试验机拉伸过程中的参数变化量。实验结果表明:采用该方法可以准确地对材料弹性模量和泊松比进行动态视觉测量,且弹性模量测量精度平均可达0.86%,泊松比测量精度平均可达0.97%。研究结果表明:该力学性能参数的动态测量和计算方法基本可以满足工业检测行业材料性能参数的测量精度标准。

基于非接触式测量的旋转叶片动应变重构方法

基于叶端定时非接触式测量和振动响应传递比的概念,开展高速旋转叶片动应变重构方法的研究。在频域内推导了叶片任意测点位移与任意测点动应变的传递比,给出了单模态共振下响应传递比关于位移和应变模态振型的解析表达式;建立旋转叶片的三维(3D)有限元模型,开展考虑旋转预应力效应的叶片模态分析,提取位移和应变模态振型,获得任意转速下叶端位移与叶根关键点动应变的传递比。开展高速旋转叶片叶端定时非接触式测量实验,采用周向傅里叶算法对叶端定时信号进行处理,获得叶片在不同转速单模态共振下的叶端位移,结合响应传递比,重构5个旋转叶片的关键点动应变。结果表明:旋转叶片在9000 r/min和13000 r/min转速下发生1阶共振时,与应变片实测结果相比,叶根处应力最大点、次大点和边缘点3个关键点的动应变平均重构误差均小于15%,验证了旋转叶片动应变重构方法的有效性。

基于三维数字图像相关技术的脆性岩石破坏试验研究

利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)观测系统研究单轴压缩状态下带中心圆孔花岗岩岩板的破坏全过程,得到了含孔洞岩石破坏过程中观测面的三维全场位移和应变,不仅能够直观地反映岩石表面裂隙的产生、扩展及相互连通的演化过程,亦能够确定裂纹的位置、形态以及扩展方向等具体信息,还能重现加载过程中试样表面的压缩(平行荷载方向)、剥离(垂直荷载方向)、膨胀及剥落(垂直试样表面方向)。结果表明:3D-DIC技术在岩土力学试验中有其独特的优势,岩石材料破坏过程中应变场的演化能较好地反映其内部裂纹的产生和扩展规律。根据全场应变云图可以判断岩石裂纹扩展演化的情况;裂纹的演化具有强烈的非线性特征,在试样接近破坏时形成的"X"型对称变形局部化带,最终只形成一条宏观破坏带,荷载方向、岩石结构及其内部的非均匀性都会对最终宏观破裂带的位置产生影响;利用3D-DIC观测系统进行岩石变形破坏机制的研究是有效的,可为岩土介质宏细观变形破坏机制的研究提供重要的借鉴。

基于VIC⁃3D技术的自复位梁柱节点抗震性能试验

为降低强震对传统钢筋混凝土框架结构梁柱节点的破坏水平,提升梁柱节点在震后的可修复性,设计了一种内置超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)筋的新型自复位梁柱节点。基于对不同配筋构造形式和SMA筋不同配筋率等因素的考虑,设计制作了4个1/5缩尺比例梁柱节点并进行了拟静力试验。通过非接触全场应变测量系统(video image correlate⁃3d,简称VIC⁃3D)对低周往复加载作用下各节点塑性铰区的整体位移和应变进行了实时测摄,获得了相应的竖向位移和主应变全过程云图。对起裂阶段、裂缝发展阶段和自复位阶段3个阶段进行研究,对比分析了各节点的破坏过程以及耗能能力、位移延性、刚度退化和自复位等性能。试验结果表明:内置超弹性SMA筋可有效提升节点的滞回耗能和自复位性能,延缓塑性核心区混凝土的开裂,改善开裂后的损坏程度,提升节点的经济可修复性;一定范围内,增大SMA筋配筋率可有效延缓节点的刚度退化速度,但对节点的极限承载力和自复位性能的提升影响不大。

关于早龄期混凝土收缩开裂机理的研究

通过试验研究了粉煤灰、钢纤维、页岩陶粒的掺入对混凝土早期力学性能与抗裂性能的影响,发现粉煤灰的掺入可以延缓混凝土的初裂时间;钢纤维的掺入可以很好抑制混凝土开裂后裂缝的扩展,但却不能有效延缓混凝土的初裂时间,掺量过多甚至会使混凝土的初裂时间提前。页岩陶粒替换碎石骨料后既能极大的延缓初裂时间,且对开裂后裂缝的扩展有很好的抑制作用。在混凝土抗拉试验中通过改进的八字模进行试验,测得混凝土24h内的抗拉强度,并使用非接触式三维全场应变测量系统测出混凝土早期极限拉应变;通过平板法早期抗裂试验收集了各组混凝土的初裂时间、裂缝尺寸数据;最后应用灰色关联度理论分析了混凝土早期的力学性能指标与抗裂性能指标之间的相关性大小,并对收缩开裂的机理进行了分析。

各式创新的塑料检测设备

符合严格测试标准的先进视频仲长仪Instron公司在NPE2015展会上首次推出了其用于应变测量的新的先进视频伸长仪AVE2。据报道，这种第二代先进视频伸长仪把Instron公司已获专利的测量技术用于市售最快、最准确的非接触式应变测量装置中。新的AVE2符合最严格的测试标准，如ISO527、ASTMD3039和ASTMD638。它能测量几乎所有材料在失败时的模量与应变，包括塑料、生物材料和复合材料。

飞艇囊体薄膜材料的双向拉伸试验及结构仿真

飞艇囊体膜材的弹性常数是飞艇外形设计、结构分析、动力学分析的基础。本文根据正交异性平面应力模型假设,应用双向拉伸试验方法获得了飞艇囊体膜材HV130在不同载荷比条件下的经纬向弹性模量和泊松比。对飞艇囊体进行应力分析,得到囊体应力的理论解及环向应力和轴向应力的载荷比。根据飞艇囊体受力情况,选取对应的弹性常数,对飞艇进行不同压差条件下的静力学仿真分析。利用非接触应变测量系统测试不同压差条件下飞艇囊体的变形情况,验证了双向拉伸试验所得的弹性常数的准确性和仿真分析的可靠性。本文能为飞艇的外形设计和结构分析提供参考。

CFRP加固紧凑拉伸钢试件的疲劳试验研究

以紧凑拉伸试件(Compact-tension specimen,CT试件)为研究对象,针对未补强及不同碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)粘贴补强工况的CT试件开展疲劳试验。以CFRP材料类别、单/双面粘贴与CFRP材料用量作为变量,运用沙滩纹加载制度与非接触式全场应变测量(Digital image correlation,DIC)技术记录测量疲劳裂纹扩展长度与试件CFRP表面应变场,分析CFRP粘贴延长疲劳寿命的作用,从疲劳寿命与疲劳裂纹扩展速率入手,比较疲劳试验结果用以指导CFRP粘贴加固疲劳损伤钢构件。结果表明粘贴CFRP发挥其抗拉和抗压作用可以减小乃至抑制疲劳裂纹扩展速率的增长,从而有效推迟试件疲劳破坏,在特定工况下可最多延长试件疲劳寿命至未补强状态下的3.14倍。其中,双面粘贴的加固效果明显优于单面粘贴;增加碳纤维布的铺贴层数对疲劳寿命的增长具有一定的贡献;碳纤维复材板与试件粘接边缘的脱胶导致其补强效果不及刚度相似的碳纤维布;粘接界面是补强体系破坏过程中的薄弱环节,碳纤维复材板加固试件的破坏模式主要为胶层破坏与复材板脱胶,碳纤维布加固试件的破坏模式为以最内层碳纤维布脱胶与分层主导,含有小范围胶层破坏的混合状态。含裂纹钢构件CFRP粘贴加固的材料与工艺值得进一步改良研究。

数字图像相关方法在力学特性试验中的应用研究

为了实现数字图像相关方法在反应堆结构力学中的应用,采用非接触全场应变测量技术,对大型细柔性结构的表面散斑处理进行研究,开展力学特性试验;通过非接触全场应变测量系统——VIC-3D测试系统得到试验件的全场应变数据,并结合应变片测量结果进行数据验证。结果表明,数字图像相关方法(DIC)具有良好的应变测试精度和较广的测试范围。