1. Forschungs hintergrund
Die Modal analyze der Digital Image Correlation (DIC) verwendet die DIC-Technologie, um berührungs lose Struktur bilder während der Vibration zu messen und die Eigen frequenzen und Dämpfung verhältnisse zu bestimmen. und andere Parameter, um Resonanz zu vermeiden und die strukturelle Leistung unter dynamischen Lasten zu verbessern.
Zu den gängigen Methoden der DIC-Modal analyze gehören die SSI-Methode (Stochastic Sub space Ident ification) und die Bayes'sche Leistungs spektrum methode. Während SSI modale Parameter genau ident ifi ziert, ist seine Rechen geschwindigkeit langsam und zeit aufwändig. Die Bayes'sche Leistungs spektrum methode quant ifi ziert Anregung unsicherheiten, erfordert jedoch eine übermäßige Berechnung, wodurch die praktischen technischen Anwendungen einges chränkt werden.
Das Revealer-Forschungs team hat eine leistungs übergreifende spektrum basierte DIC-Modal analyze methode entwickelt, die sich durch einfache Tests, effiziente Berechnung und genaue Modale auszeichnet
Identifizierung und präzise Messung des Vibrations modus.
2. Methoden prinzip
Das Cross-Power-Spektrum ist eine Spektralanalyse-Methode, die die Korrelation zwischen zwei Signalen beschreibt. Durch Berechnung der Kreuz korrelation funktion PXy(F) von Signalen x(t), y(t) wird es in den Frequenz bereich transform iert, um das Quer leistungs spektrum zu erhaltenPAnalyse von Phasen-und Amplituden beziehungen über Frequenzen hinweg. Zu den wichtigsten Grundsätzen gehören:
Pxy(f): Leistungs übergreifen des Spektrum
X (t): Erstes Signal zur Zeit
Yđ( t-λ): Komplexe Konjugate des zweiten Signals zum Zeitpunkt t-λ
Μ: Zeit verzögerung für Signal versatz bei der Berechnung des Quer leistungs spektrums
E− j2πft: Frequenz-Domänen-Rotations faktor zum Extrahieren von Frequenz komponenten
J: Imaginäre Einheit (− 1 − 1)
T: Zeit variable
F: Frequenz variable
Die Frequenz bereichs matrix des Leistungs spektrums repräsentiert die Beziehungen zwischen n Signalen.
Extraktion von System-Eigen frequenzen und Modal matrizen.
3. Verfahren der Methode
Schritt 1: Daten erfassung
Verwenden Sie das DIC-Messsystem von Thousand-Eyes Wolf, um Bilder von Struktur komponenten unter verschiedenen Anregungen (z. B. Aufprall und Vibration) aufzunehmen und dynamische Reaktionen aufzu zeichnen.
Schritt 2: Bild verarbeitung
Verarbeiten Sie Bilder, um Verschiebung felder auf der Oberfläche des Objekts zu extrahieren. Berechnen Sie Verschiebung zeitreihen daten für alle Punkte mithilfe von DIC-Algorithmen und erzeugen Sie Vibrations signale.
Schritt 3: Signal Vor verarbeitung
Denoise-Verschiebung daten und Anwendung von Hochpass-/Tiefpass filtern, um irrelevante Frequenz komponenten zu entfernen.
Schritt 4: Fourier-Transformation
Konvertieren Sie vor verarbeitete Signale über die Fourier-Transformation in den Frequenz bereich:
Schritt 5: Leistungs übergreifende Spektrum berechnung
Berechnen Sie die Cross-Power-Spektrum-Matrix für Signal paare:
4. Experimentelle Analyse
Ein Vibrations experiment wurde auf einer Metallplatte durchgeführt (Abbildung 1). Hammer aufprall simulierte externe Erregung, und ein 3D-DIC-Hoch geschwindigkeit messsystem zeichnete Vibrations bilder auf.
Abbildung 1: Experimentelle Einrichtung
Ein rechteckiger Bereich wurde ausgewählt, um zusammen gesetzte Verschiebungen zu beobachten (Abbildung 2):
Abbildung 2: Zusammen gesetzte Schwingungs verschiebungen
Die Analyse ergebnisse mit dem Modal analyze modul Revealer DIC sind nachstehend aufgeführt:
Abbildung 3: Leistungs übergreifen des Spektrum
Abbildung 4: Multi-Order Vibrations modi
5. Zusammenfassung der Forschung
Dieses Papier präsentiert eine leistungs übergreifende spektrum basierte DIC-Modal analyze methode, die die DIC-Technologie (Digital Image Correlation) in die Cross-Power-Spektrum-Analyse integriert. Diese Methode bietet hochpräzise Vollfeld-Verschiebung messungen, ident ifi ziert Modal parameter über mehrere Beobachtungs punkte hinweg und erfasst strukturelle Vibrations modi mehrerer Ordnung.
Die vor geschlagene Methode zeigt erhebliche technische Vorteile für die Gesundheits überwachung und die dynamische Analyse komplexer und großflächiger Strukturen wie Brücken und Hochhäuser.
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