The present invention provides a method of modal strain energy damage identification based on DIC technology, which includes the following steps: acquiring translation vectors before and after structural damage by DIC system, obtaining image displacement response signal; Fourier transform of image displacement response signal obtained by DIC system and excitation signal of force hammer excitation system, obtaining frequency response function and vibration mode by cubic polynomial; According to the modal vectors, including translation and rotation vectors, the damage index of modal strain energy change rate is constructed to identify the damage of structural elements. The method of damage identification of modal strain energy based on DIC technology provided by the invention constructs the index of change rate of modal strain energy, greatly improves the identification accuracy of the index of damage of modal strain energy, and is beneficial to the application of the index of damage of modal strain energy in practical engineering.
【技术实现步骤摘要】
基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法
本专利技术涉及数字图像追踪和结构损伤检测领域,更具体的,涉及一种基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法。
技术介绍
对于大型航空航天器、核工程、桥梁以及高层建筑结构等在使用过程中由于环境等各种不利因素的影响,其材料的微观成分就会随着时间的推移而发生改变,这些将导致材料、强度、刚度等力学参数的降低,从而降低结构的使用寿命。一般的认为结构损伤表现为结构局部刚度的降低,从而导致结构模态参数的变化。目前测量结构损伤的方法普遍采用传统的传感器进行接线测量,该方法在实际结构中测点布置受限,无法测得单元的模态转角信息,限制了模态应变能损伤指标在工程中的应用。
技术实现思路
本专利技术为克服现有的结构损伤测量方法存在测点布置受限、无法测得单元的模态转角信息的技术缺陷,提供一种基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法。为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案如下:基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法,包括以下步骤:S1:采用DIC系统获取结构损伤前后的平移向量,得到图像位移响应信号;S2:对DIC系统得到的图像位移响应信号和力锤激励系统的激励信号进行傅里叶变换,得到频响函数和振动模态;S3:通过三次多项式对获取的振动模态进行曲线拟合,得到单元的模态转角矢量;S4:根据单元的模态矢量,包括平移和转角矢量,构造模态应变能变化率损伤指标,对结构单元损伤情况进行识别。其中,所述步骤S1包括以下步骤:S11:DIC系统通过高速摄像机拍摄结构损伤前后振动过程的图像;S12:采用MATLAB软件对获取的图像进行相关性分析,提取结构每个单元的多个测点的的 ...
【技术保护点】
1.基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:采用DIC系统获取结构损伤前后的平移向量,得到图像位移响应信号;S2:对DIC系统得到的图像位移响应信号和力锤激励系统的激励信号进行傅里叶变换,得到频响函数和振动模态;S3:通过三次多项式对获取的振动模态进行曲线拟合,得到单元的模态转角矢量;S4:根据单元的模态矢量,包括平移和转角矢量,构造模态应变能变化率损伤指标,对结构单元损伤情况进行识别。
【技术特征摘要】
1.基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:采用DIC系统获取结构损伤前后的平移向量,得到图像位移响应信号;S2:对DIC系统得到的图像位移响应信号和力锤激励系统的激励信号进行傅里叶变换,得到频响函数和振动模态;S3:通过三次多项式对获取的振动模态进行曲线拟合,得到单元的模态转角矢量;S4:根据单元的模态矢量,包括平移和转角矢量,构造模态应变能变化率损伤指标,对结构单元损伤情况进行识别。2.根据权利要求1所述的基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:S11:DIC系统通过高速摄像机拍摄结构损伤前后振动过程的图像;S12:采用MATLAB软件对获取的图像进行相关性分析,提取结构每个单元的多个测点的的平移向量作为结构的图像位移响应信号。3.根据权利要求2所述的基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法,其特征在于,提取结构每个单元的平移向量的过程如下:以测点r进行跟踪,其计算公式具体为:其中,x,y为图像的像素坐标;Δx,Δy为对比图像的位移;相关值随Δx,Δy变化;I,J分别为图像和比对图像像素的灰度值;B为子像块的面积;0≤C≤1;当C为极大值时,输出(Δx,Δy)向量即为r(x,y)的位移。4.根据权利要求3所述的基于DIC技术的模态应变能损伤识别方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:S21:将图像位移响应信号、激励信号导入动态信号测试分析软件中,进行傅里叶变换,得到频响函数H(ω),频响函数H(ω)计算公式具体为:其中,y(x,t)表示x点处的位移响应,f(ξ,t)表示ξ点的激励信号,为傅里叶变换运算符号;x是激励点,ξ是测点,Wi(x)、Wi(ξ)分别为激励点和...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈贡发,林金燕,罗丽燕,梁鹏,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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