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《天津大学》 2012年
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电子散斑干涉测量技术在薄板结构模态分析中的研究

季业  
【摘要】:电子散斑干涉测量技术是一种高精度、全场实时测量技术,广泛应用在各种载荷下变形的检测中。利用该技术测量物体在振动时的变形是近些年国内外研究的热点之一。薄板结构易受到外界激振而发生变形,研究该结构的共振性质对于机械加工领域有重要的意义。本文详细论述了振幅波动的电子散斑干涉技术的测量原理和应用,研究了该技术在薄板结构模态分析之中的应用,并搭建了实验系统。 论文的主要研究内容如下: 1、首先从理论上推导了基于振幅波动的电子散斑干涉技术的测量原理。利用瑞利-利兹法深入研究了悬臂固定、双边固定、四边固定三种不同边界条件下方形薄铝板的共振模态,并得到了前8阶的共振频率以及对应的挠度分布。利用挠度分布公式结合振幅波动的电子散斑干涉技术的测量原理,通过Matlab计算三种边界条件下前8阶散斑共振条纹的光强分布。 2、搭建了AF-ESPI实验系统。设计了大面积均匀光照射光源和系统光路;设计了一套基于STM32内核的嵌入式可调频率的正弦信号激振源,完成了0~10MHz的信号输出;利用C/C++语言编写了上下位机的控制程序、图像采集程序、人机界面程序等。 3、利用搭建的AF-ESPI实验系统进行了振动模态实验,得到了悬臂固定、双边固定、四边固定三种不同边界条件下方形铝薄板各阶共振频率和相对应的散斑共振条纹图像,并将测量结果、理论计算值以及ANSYS分析值进行了对比,给出了相对误差值。 4、提出了一种计算薄板在共振模态下变形真实值的新算法。该算法将共振条纹图像和挠度分布理论公式结合,从被测薄板的单幅条纹图像中提取条纹间隔的信息,根据条纹间隔结合挠度分布公式计算薄板在共振下变形的真实值。为了验证该算法的可行性,采集了不同激振电压下共振条纹图像,利用算法从条纹中计算薄板共振的变形值。比较了薄板上的特殊点变形的理论计算值和测量值,给出了两者之间的误差。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH744

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【参考文献】
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