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专利号: 2016107240842
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于频闪照明的疲劳裂纹扩展试验图像在线采集方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)疲劳裂纹扩展试验中采用电磁谐振式高频疲劳试验机,将散斑试件装夹到试验机上,通过扫频试验获得共振频率,该共振频率也是施加到试件上交变载荷的频率;

2)首先在激振信号的零相位时触发频闪光源和CCD快门,按照公式(1)设定频闪光源和CCD快门的触发频率,采集一系列散斑试件的图像;

其中,f采为采样得到的正弦曲线频率,f为待采集载荷信号的频率,N为两个采样点之间相隔的整数个波形,n为完成一个完整波形采样的采样点数;

3)采用快速数字图像相关方法计算裂纹散斑图像的裂纹尖端弹性区域的应变场,提取应变场中同一特征点的应变值进行最小二乘正弦曲线快速拟合;

4)计算拟合出的应变值正弦曲线与试验机激振信号之间的相位差,并将此相位差反馈给频闪控制器调节频闪光源与CCD快门的触发时间;接下来再进行二次图像采集,采集到载荷最大点与最小点位置时的图像。

2.如权利要求1所述的一种基于频闪照明的疲劳裂纹扩展试验图像在线采集方法,其特征在于:所述步骤3)中,快速拟合正弦曲线过程使用三参数正弦波拟合法并使用和角公式将非线性问题转化为线性问题求解。

3.如权利要求2所述的一种基于频闪照明的疲劳裂纹扩展试验图像在线采集方法,其特征在于:所述步骤3)中,裂纹尖端弹性区域内特征点的正弦曲线拟合方法如下:假设理想的正弦波信号为:

y(t)=Asin(ωt+φ)+D         (2)其中,y是裂纹尖端弹性区域某一特征点的应变值,A为振幅,φ为初相位,D为y平均值,ω=2πf为所述扫频试验获得的共振角频率,通过正弦和角变换可变为:y(t)=Acosφsin(ωt)+Asinφcos(ωt)+D       (3)三参数正弦波拟合过程即为输入信号的频率已知,求取A、φ、D使误差平方和函数最小:构造矩阵: ;

则(4)式用矩阵表示为:

当(4)式最小时得x0的最小二乘解为: