静态应变分析 _西博三维科技 在线咨询 _静态应变

飞机结构件运动特性的动态视觉测量系统

大型飞机机翼空中三维全场变形检测数据

1 引言

在现代飞机性能测试中，飞机及其结构件的运动分析绝大多数都是基于理论模拟或者风洞实验来进行的。然而，在实际飞行中，飞机的变形和应变情况复杂多变，尤其是机翼的起伏变形、舱门的开闭轨迹、起落架的伸展姿态等，这些直接影响飞机在空中的安全性以及空气动力性能。因此，静态应变分析 ，**速、高精度的在线测量方法，复合材料静态应变，获取飞机飞行过程中的变形分布情况，对提高飞机可靠性和缩短飞机的研发测试周期具有重大意义。

视频测量模型变形VMD[1]，即在模型上粘贴标志点，采用一个或多个相机同时拍摄模型表面标志点的变形视频图像，静态应变，采用摄影测量技术和立体视觉技术，计算出每帧中标志点的三维坐标，从而获得每个标志点在受载时的位移和变形。从上世纪八十年代开始，美国NASA的风洞试验室就开始研究该技术，二十多年来一直进行改进和完善，并逐步应用于各种低速、高速、**高速风洞模型的变形测量和姿态测量[2-8]。

本系统的开发涉及到以下关键技术：首先，相机标定是确定其内参数的过程，其精度直接影响到较终的测量结果。本文使用一种基于近景摄影测量理论的柔性自标定方法[13]，该方法不要求高精度的标定板，只需在刚性标定板上任意的放置多个标志点就可准确**定出相机的内外参数。其次，在飞行状态下，南京静态应变，机载相机的抖动需要予以消除或补偿。本文使用了一种动态定位相机的方法来消除相机的抖动。再次，针对飞机运动轨迹和姿态的测量，王习文、赵立荣[14，15]等提出一系列基于经纬仪测量的方法，该类方法精度较差，采集速度有限制。本文基于单像空间后方交会理论，提出一种动态定位运动目标的方法，该方法能快速并准确地获得刚体的运动轨迹和姿态。

图 10 动态测量系统Fig.10 Dynamic Measurement System

木材压缩和弯曲性能试验----全场应变分析

试验说明

1. 通过压缩实验获取木材的杨氏模量和泊松比

2. 通过弯曲实验获得木材在弯曲变形时的变形场信息。

3. 散斑系统可以与各种实验设备配合使用，本实验使用**试验机进行木材的压缩和弯曲实验。

散斑系统硬件

(a) 软件界面——采集计算模式

(b) 软件界面——分析模式

图 2散斑系统软件界面

压缩实验：

压缩试件（材料尺寸：20*20*20mm）

压缩实验

压缩实验1（垂直纹理方向压缩）：

压缩实验1示意图

压缩实验2示意图

弯曲实验：

弯曲实验示意图

弯曲实验

实验结果

压缩实验

实验1（受力方向垂直纹理方向）结果：杨氏模量：0.2GPa，泊松比：0.0292

实验2（受力方向平行纹理方向）结果：杨氏模量：14.77GPa，泊松比：0.7817

变形场

载荷1961.79N时的位移变形场

载荷1961.79N时的Ex应变场

载荷1961.79N时的Ey应变场

弯曲实验

弯曲实验结束

弯曲实验结束后试件侧面

弯曲实验结束后试件正面

变形场

载荷2413.09N时的位移变形场

载荷2413.09N时的Ex应变场

载荷2413.09N时的Ey应变场

载荷2413.09N时的Exy应变场