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基于DIC方法的混凝土结构裂缝开展全局识别与重构
1
作者 晏班夫 寇宇航 +3 位作者 秦筵越 罗磊 李寿科 李水生 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期283-297,共15页
裂缝的全局动态识别对揭示混凝土结构的破坏机理十分重要。为解决传统单点位移及应变测试手段难以实现全局裂缝识别的问题,提出了一种基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)对混凝土结构裂缝开展全局识别与重构的方法。通... 裂缝的全局动态识别对揭示混凝土结构的破坏机理十分重要。为解决传统单点位移及应变测试手段难以实现全局裂缝识别的问题,提出了一种基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)对混凝土结构裂缝开展全局识别与重构的方法。通过设置裂缝识别阈值,在DIC位移场中按水平方向逐行逐点识别表征开裂位置的位移突变点,随后对开裂位置两侧位移向量作差得到裂缝水平缝宽,再通过局部最小二乘拟合得到裂缝开展走向,根据水平缝宽与裂缝走向关系得到开裂处实际宽度。对位移场内所有目标点执行上述操作即可实现对裂缝形态的全局识别与动态重构。针对图像噪声问题,通过模拟试验验证了位移场降噪的必要性;采用均方根误差、信噪比与平滑度指标量化分析了不同降噪方法的去噪效果。针对实际工程中最优裂缝识别阈值的选取问题,引入信息熵与相关系数,基于缝宽分布熵值曲线与识别损失相关系数曲线提出了最优阈值的确定方法。最后通过超高性能混凝土加固混凝土梁加载试验进行验证。结果表明:该方法实现了混凝土结构裂缝开展过程的自动测量与可视化展示,与裂缝观测仪的对比测试结果表明缝宽测量误差在0.01 mm以内,满足工程要求。该研究为工程结构加载试验提供了一种非接触、可视化、精确的裂缝全局测量手段。 展开更多
关键词 桥梁工程 混凝土结构 裂缝识别 数字图像相关 裂缝重构 位移场 降噪
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钢板表面裂纹的脉冲涡流热成像定量检测 被引量：6
2
作者 胡德洲 左宪章 +1 位作者 张玉华 王建斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期518-523,共6页
裂纹是钢铁材料的常见缺陷之一,研究了脉冲涡流热成像技术对钢板表面裂纹的定量检测。对带有表面浅槽型裂纹的45#钢进行了感应加热实验,分析了裂纹附近的温度分布和温度响应。与温升大小相比,温度响应的曲线形态与裂纹深度间的定量关系... 裂纹是钢铁材料的常见缺陷之一,研究了脉冲涡流热成像技术对钢板表面裂纹的定量检测。对带有表面浅槽型裂纹的45#钢进行了感应加热实验,分析了裂纹附近的温度分布和温度响应。与温升大小相比,温度响应的曲线形态与裂纹深度间的定量关系更加清晰,曲线的形态特征可由傅里叶积分的基频相位提取。引入最小二乘支持向量机完成了裂纹几何轮廓的重构,比较了将裂纹的相位轮廓和温度轮廓分别作为支持向量机输入时的重构结果,发现相位轮廓更加适用于表面裂纹的定量检测。 展开更多
关键词 感应加热 热成像 裂纹重构 最小二乘支持向量机
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非连续数字图像相关方法在裂纹重构中的应用 被引量：4
3
作者 汤文治 肖汉斌 邹晟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1101-1109,共9页
数字图像相关方法作为一种新的非接触式位移测量方法,在力学工程中有广泛的应用前景,然而受限于标准方法对图像变形的连续性要求,这种高效的测量方法在断裂力学领域的推广受到了限制.为解决这一问题,提出采用引入子区分离数学模型,代替... 数字图像相关方法作为一种新的非接触式位移测量方法,在力学工程中有广泛的应用前景,然而受限于标准方法对图像变形的连续性要求,这种高效的测量方法在断裂力学领域的推广受到了限制.为解决这一问题,提出采用引入子区分离数学模型,代替标准方法的连续模型,来对非连续区域进行精确识别和匹配的非连续数字图像相关方法.研究子区被裂纹等非连续分割后原始像素点的位移情况,并引入裂纹张开向量用以表征被分割子区的主区和副区的位移关系;从而建立子区分离模型的数学表达式,并且为所提出的模型设计相应的图像相关算法;然后将所提出的非连续数字图像相关方法应用于重构平板拉伸试验开裂过程中图像的位移.研究结果表明,相比于标准的数字图像相关方法,所提出的非连续数字图像相关方法解决了图像相关法在非连续区域失效的问题,提高了数字图像相关方法对位移测量的正确率,特别是能够准确重构裂纹面及附近的位移场,其测量精度能够达到亚像素级别. 展开更多
关键词 位移场测量 非连续数字图像相关 子区分离模型 裂纹重构 裂纹张开向
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基于角点检测的裂纹瓷图像拼接及裂纹重建
4
作者 张卫正 崔俊杰 +2 位作者 任建军 张伟伟 李灿林 《中国陶瓷工业》 CAS 2021年第1期5-10,共6页
对裂纹瓷表面的纹饰进行图像拼接,可更好地应用于纹理等外部特征的分析与瓷器鉴别。图像处理技术可实现快速、无损的陶瓷器检测与分析,弥补了传统检测方法的不足。本文以具有裂纹釉的龙泉青瓷茶杯为研究对象,提取瓷器的多个侧面图像,采... 对裂纹瓷表面的纹饰进行图像拼接,可更好地应用于纹理等外部特征的分析与瓷器鉴别。图像处理技术可实现快速、无损的陶瓷器检测与分析,弥补了传统检测方法的不足。本文以具有裂纹釉的龙泉青瓷茶杯为研究对象,提取瓷器的多个侧面图像,采用Harris角点检测方法提取图像中的角点,然后进行图像配准和拼接,将多侧面图像拼接为完整图像;通过图像灰度化、二值化及形态学细化处理,将裂纹进行三维显示,为裂纹的形态学展示和拓扑分析提供了支撑,具有较强的创新性和实用性。 展开更多
关键词 裂纹瓷 HARRIS角点检测 图像拼接 裂纹重建
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基于退相关DIC的疲劳裂纹全局动态测量方法 被引量：7
5
作者 程斌 李得睿 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1040-1050,I0004,共12页
工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利... 工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利用DIC的退相关效应,提出一种疲劳裂纹全局动态测量及可视化方法.该方法首先在相机采集得到的裂纹图像内,建立具备拓扑关系的目标点云结构,并运用DIC亚像素算法得到裂纹区域位移场,再基于零均值归一化互相关(zero-mean normalized cross correlation,ZNCC)计算结果剔除退相关的DIC目标点(灭点).进一步通过“三生点”算法提取得到裂纹离散边界,并采用最小二乘法将离散边界拟合为连续裂纹边界,实现裂纹形态的几何重构,最终自动计算得到裂纹长度和宽度的动态变化过程.该方法原理清晰、理论简单,易于实现.开展数值模拟和钢节点疲劳试验,对相关算法和图像采集参数进行了验证,结果表明本文方法对疲劳裂纹边界的数字化重构误差在0.5个像素内,基于重构结果计算得到的裂纹长度和宽度误差分别为0.46像素和0.08像素(类同于0.06 mm和0.01 mm),并成功实现了对疲劳试验裂纹扩展形态的精细化动态测量及可视化.研究成果证明了DIC技术用于疲劳裂纹全局动态测量及可视化的有效性,并在测量精度、效率、成本等方面具有显著优势,可在实验室测量和工程现场测试中推广应用. 展开更多
关键词 位移场测量 数字图像相关 退相关 疲劳裂纹重构 全局动态测量
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金属厚壁结构中深裂纹的重构方法研究
6
作者 武美先 张东利 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1689-1692,共4页
为了提高涡流方法检测厚壁结构中深裂纹的检测精度,使用三维涡流程序对涡流信号进行了仿真,通过分析传感器布置方案对检测信号及噪声的影响,提出了基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,并开发了相应的逆问题反演程序,对重构策略的可... 为了提高涡流方法检测厚壁结构中深裂纹的检测精度,使用三维涡流程序对涡流信号进行了仿真,通过分析传感器布置方案对检测信号及噪声的影响,提出了基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,并开发了相应的逆问题反演程序,对重构策略的可行性进行了验证。数值仿真结果表明,所提出的基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,可有效提高厚壁结构中深裂纹的重构精度,并可用于工程实践。 展开更多
关键词 厚壁结构 深裂纹重构 涡流传感器 数值仿真
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基于激光三维扫描的裂纹可视化表征方法 被引量：1
7
作者 焦婷 宁宁 +1 位作者 樊俊铃 秦纪仇 《无损检测》 CAS 2022年第10期15-19,共5页
疲劳裂纹是飞机服役过程中的常见损伤,激光三维扫描技术可通过获取点云数据实现结构参数的三维重构,但在用于裂纹识别和表征时,面临局部裂纹与结构尺寸之间存在跨尺度效应的问题。为此,基于目视检测难易程度,选取人工裂纹、易于目视可... 疲劳裂纹是飞机服役过程中的常见损伤,激光三维扫描技术可通过获取点云数据实现结构参数的三维重构,但在用于裂纹识别和表征时,面临局部裂纹与结构尺寸之间存在跨尺度效应的问题。为此,基于目视检测难易程度,选取人工裂纹、易于目视可见裂纹、目视可见裂纹和目视勉强可见裂纹等4种典型裂纹特征作为研究对象,提取裂纹长度、裂纹宽度和裂纹两侧高度差作为重构参数来表征局部裂纹特征,并采用光学显微镜对裂纹特征参数进行定量。随后对4种裂纹特征开展激光三维扫描建模试验,分析重构参数对激光三维扫描裂纹特征识别和建模精度的影响。试验结果表明,激光三维扫描技术可以精确识别与表征裂纹特征,为飞机结构裂纹可视化表征提供了一种新的技术手段。 展开更多
关键词 激光三维扫描 点云数据 扫描精度 裂纹特征重构 可见裂纹
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