基于虚拟仪器技术的应变测量

介绍在LabVIEW平台下设计应变测量系统的方法。LabVIEW在测试测量领域有着卓越的优势,是仪器开发领域的一个新的发展方向。该文给出了它的一个简单应用,实现了对应力应变信号的实时数据采集和检测。     

基于虚拟仪器的悬臂梁应变测量实验方法研究

悬臂梁在受力状态下的应变测量十分重要,传统的实验测量方法难以满足应变测量内容的多样性和实时处理要求。以虚拟仪器技术为基础,结合LabVIEW软件,对悬臂梁应变测量的新方法进行了研究。该方法在搭建的硬件平台支持下,利用开发出的应用程序完成测量数据的采集、存储、实时处理和结果的显示等,具有操作灵活简便、效率高和扩展性好等优点。     

光纤F-P应变测量系统在大桥监测中的应用

介绍了光纤法珀（F—P）应变测量系统的基本原理及结构,并将该系统实际应用于大佛寺长江大桥结构应变测量中．测量结果表明,光纤F—P应变测量系统的测量值能够有效地反映桥梁结构混凝土内部受温度影响的应变变化,测量系统运行正常有效．     

斜拉索动应变非接触实时测定方法

基于单设备多目标高速相机非接触测量动位移测定系统,进行非接触式实时测定斜拉桥拉索动应变的计算方法研究. 首先,从斜拉索非线性计算理论,推导拉索整体割线坐标系下由动位移计算动应变的计算公式;其次,采用扁平索的基本假定,得到不考虑非线性项的斜拉索动应变简化计算公式,并建立采用有限差分法的斜拉索动应变实时测定方法;再次,利用LabVIEW程序开发平台,在圆形边界检测结合模板匹配的图像处理技术的基础上,进行斜拉索动应变实时测定系统的开发. 最后,通过室内摆锤模型试验验证斜拉索动应变简化计算公式的正确性和动应变测定方法的可靠性,通过实桥测试验证开发的测定系统的可行性和有效性.     

炮管瞬态应变测试仪

为了测量炮管发射过程中各处的瞬态应变,研究了光纤B ragg光栅瞬态应变测试技术,构建了炮管瞬态应变测试系统.系统主要由宽带光源、光纤光栅、非平衡马赫-曾德干涉仪、数据采集与处理等部分组成.分析了光纤B ragg光栅应变信号的干涉解调技术,编写了三步移相解调软件.通过悬臂梁实验对系统进行了标定,得到应变与测量信号之间相位差曲线.在炮管壁安置4个测试点,分别测量出瞬态应变,炮管管壁的应变大小从炮尾到炮口呈逐渐衰减的趋势.分析表明,系统测量精度优于0.7%.该方法的使用对炮管和弹丸诸参数的选择有指导意义.     

基于应变分布响应的模态分析理论与应用

 模态分析技术经过近70年的发展已形成较为完整的独特理论和方法,这与模态测试手段的进步息息相关。由于传感技术的限制,既有的模态分析方法主要是基于加速度或速度测量开展的,重点关注位移、速度及加速度频响函数。过去5年间,本课题组研究和开发了用于重大工程结构的分布式应变传感技术,并以分布式动态应变测量为核心开展了包括模态分析理论、模态测试及工程应用在内的研究工作。本文简要介绍分布式动态应变传感技术的基本特点和系统构成,重点阐述基于应变分布响应的模态分析理论、应变频响函数的测试技术及相应的模态参数识别方法。应变模态分析表明,从时频域上看,应变频响是更类似于位移频响而不同于速度或加速度频响的物理量,因此对低频响应更为敏感;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取结构固有频率和阻尼比等价有效;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取的特征向量之间的相互关系与位移和应变测量之间的映射关系完全相同,即基于应变频响获得的特征向量是直接的应变模态测量。探讨了应变模态在大柔度结构低频测试、动力模型重构、结构损伤识别3方面工程应用中的优势。     

活塞应变场测量技术研究

对高速往复运动活塞的应变场进行测量的最大困难在于如何可靠地将应变信号引出．本文在现有红外遥测系统的基础上,对内燃机活塞应变遥测系统利用红外数据传输成功地解决了这一难题．新系统通过对活塞应变信号的现场数字量化,数据以数据包的形式发送,增大红外发射电流,提高数据传输速度,使新测量系统在恶劣的工作环境中,数据传输的可靠性大大提高．所设计的遥测系统在活塞上进行了模拟试验研究认证,结果表明系统具有较好的可靠性和较高的测量精度．     

综合物性测量系统在超导材料应变测量上的应用

综合物性测量系统（PPMS）提供材料应变测试中的低温和强磁场环境条件，加上应变计就可以实现超导材料在1．9--300K背景下可靠的应变测量，此方法简便．经济，实用。实验采用铜，铁等材料对应变测量系统进行了标定，并用此方法对Bi2223超导带材的应变特性进行了研究。     

基于应变分布响应模态分析理论与应用

模态分析技术经过近70年的发展已形成较为完整的独特理论和方法,这与模态测试手段的进步息息相关.由于传感技术的限制,既有的模态分析方法主要是基于加速度或速度测量开展的,重点关注位移、速度及加速度频响函数.过去5年间,本课题组研究和开发了用于重大工程结构的分布式应变传感技术,并以分布式动态应变测量为核心开展了包括模态分析理论、模态测试及工程应用在内的研究工作.本文简要介绍分布式动态应变传感技术的基本特点和系统构成,重点阐述基于应变分布响应的模态分析理论、应变频响函数的测试技术及相应的模态参数识别方法.应变模态分析表明,从时频域上看,应变频响是更类似于位移频响而不同于速度或加速度频响的物理量,因此对低频响应更为敏感;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取结构固有频率和阻尼比等价有效:基于位移频响函数和基于应变频响函数提取的特征向量之间的相互关系与位移和应变测量之间的映射关系完全相同,即基于应变频响获得的特征向量是直接的应变模态测量.探讨了应变模态在大柔度结构低频测试、动力模型重构、结构损伤识别3方面工程应用中的优势.     

基于虚拟仪器技术的应变数据采集和分析系统

采用LabVIEW可视化的虚拟仪器系统开发平台，把传统仪器的功能模块集成在一台计算机中，用户可以通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能与规模．该系统实现了应变的自动测量。并通过计算机完成数据的处理、分析和存储．     

EAST装置主支撑应变测量

EAST装置主体由真空室、极向场系统、纵场系统、冷屏、外真空杜瓦、主支撑等结构组成。装置主支撑(八个柱子)承担大约340t来自真空室、极向场系统、纵场系统、冷屏、外真空杜瓦等结构的重量,主支撑因而产生应变、应力,近而影响装置的水平度和稳定性,而装置的水平度和稳定性涉及到装置运行的稳定性和安全性。因此,需要检验主支撑的应力、应变以便及时校正。根据主支撑的理论应变大小和方向,通过分析和比较,采用电阻应变片和数据采集卡结合Visual Basic程序开发了应变测量系统。该系统与市场上零售的数据采集系统相比,具有针对性强,费用低等优点。     

力学实验中的CAT研究与应用软件开发

讨论力学实验中CAT应用问题,建立了两套实验装置,并开发了相应的可用于现场实际测试的应用软件.一是基于微机和传感器技术的CAT系统,可用于工业生产实际中的压力、位移等物理量的测量.二是利用YJ-4501A静态数字电阻应变仪提供的串行通信接口,实现实验数据自动采集、分析处理,完成了应力应变测试的应用软件开发,该软件可用于材料力学的实验教学和大型构件应力应变的现场测试.     

应用超声数字散斑相关法测量水下物的应变

阐述了超声散斑相关法测量物体表面应变的原理,组建了实验测量系统,对位于水下的硅橡胶试件的表面应变进行了非接触式测量,测量值与标定值符合较好．对实验误差的分析表明：在加载范围内,应变越大,测量误差越小,且测量误差主要与散斑的横向尺寸有关．针对应变大小对超声散斑退相关效应的影响进行了研究,实验结果表明在测量范围内,这种影响...     

挖沟机导向杆应变应力测量仪的研制

为了保障挖沟机沿海底输油管道安全运动,研制了挖沟机导向杆应变应力测量仪.设计开发了差分输入、两级放大滤波的高精度应变测量电路及专用测控软件,实现导向杆应变应力实时监测.在硬件设计方面,通过高精度仪表放大器AD620实现微弱信号差分输入.在软件设计方面,基于虚拟仪器软件LabVIEW开发了应变应力测量仪测控软件.实验测试表明,该应变应力测量仪实现高精度设计要求.     

高精度数字图像相关测量系统

提出了一种新的数字图像相关测量系统——双CCD（电荷耦合器）显微数字图像相关测量系统．它可用于应变的高精度测量．它使应变测量灵敏度比现有系统提高两个数量级，达1微应变．用金属材料的拉伸试验对本系统进行了考核，实测值与理论值吻合得相当好．     

基于LabVIEW光纤模斑测量构件表面应变的方法

提出利用多模光纤模斑测量构件表面应变的方法,分析测量原理,设计测量装置,介绍利用LabV IEW软件实现测量数据的采集、多项式拟合和应变值的计算,经实验得出测量结果,并进行了分析.结果表明:利用文中提出的方法能够实现对构件表面应变的检测,测量系统构成简单,工作可靠,具有良好的应用前景.     

1∶5滚动实验台轮轨力连续测量系统

轮轨作用力是评价铁道车辆安全性的主要指标.针对1∶5小比例滚动实验台,开发了轮轨力连续测量系统.首先使用有限元分析和应变实验,得到小比例轮对的最佳测点位置.根据测点的应变输出特性,提出小比例滚动台的轮轨力连续测量方案:轮轨横向力采用轮测法测量,再结合轴测法测量轮轨垂向力.在横向力测量中,一侧车轮采用简易余弦桥,另一侧车轮采用直流桥.研制了小比例测力轮对,静态试验结果说明简易余弦桥的测试精度较高.论文最后给出了1∶5滚动实验台轮轨力的测量结果.     

高温应变栅丝蠕变对应变测量精度影响与补偿

接触式应变测量是材料和构件高温力学行为研究的必要手段,其测量精度是高温应变测量领域关注的热点,而应变栅丝的高温蠕变性能是测量精度的主要影响因素.本文首先根据材料蠕变机理分析应变片的蠕变特性,搭建高温应变栅丝蠕变电测的系统,基于诺顿蠕变规律与试验的测量结果,建立应变栅丝的高温蠕变模型.论文基于应变栅丝蠕变输出有限元模型,对栅丝蠕变输出的影响因素进行研究;最后建立了高温应变蠕变补偿模型,以提高高温应变测量精度,并取得了试验验证.     

土坡破坏过程的离心模型试验研究

为了研究土坡的破坏过程并进一步探讨滑坡的机理,开发了土坡离心模型试验和测量技术以观测加载条件下土坡的变形过程。进行了自重加载情况下的土坡离心模型试验,观察了土坡的破坏过程并测量了土坡的位移场变化。结果表明,新开发的试验测试技术能够较好地测量离心试验过程中土坡的变形。自重加载条件下土坡的破坏过程较为复杂,先后出现了拉裂缝和滑裂面,可以分为相对均匀变形阶段、应变局部化阶段和破坏后阶段等3个阶段。其中应变局部化与破坏过程关系密切,土坡的破坏可能是多种应变局部化的结果。     

3D-DIC在土木结构力学性能试验研究中的应用

为了更好地研究土木结构力学性能,采用改进的三维数字图像相关系统开展了纤维增强复合材料包裹混凝土柱抗压试验、纤维增强复合板-混凝土相对滑移试验、钢板拉压疲劳试验、预应力混凝土抗震试验和钢桁架结构连续倒塌动力试验.对圆柱体试件全表面同时进行测量,分析得到了360°全场应变数据.当平均应变达到2×10-2时,根据三维数字图像相关方法与电测法所得的应变结果的相对误差小于3%,说明前者具有较高的应变和位移测量精度.继而提出了一种基于边缘点消除刚体位移的方法,得到了滑移位移结果.利用高帧频相机进行连续采图,实现了在试验过程中的动态测量.由此证实了改进的三维数字图像相关系统在土木结构力学性能研究中的有效性.