隨著航空航天的日益發(fā)展,越來越多的人選擇飛機出行,并且無人機也在軍事、救援以及農(nóng)業(yè)等方面應用越來越廣泛。飛機機翼受本身機械結(jié)構(gòu)以及惡劣天氣的影響在飛行過程中容易發(fā)生變形。飛機機翼的變形影響機載天線的電性能和機載武器的命中精度,干擾飛機的正常航行,甚至產(chǎn)生不安全隱患。因此實時監(jiān)測機翼變形,掌握機翼的工作狀態(tài),保證飛機正常航行是十分必要的。然而傳統(tǒng)的非接觸攝影測量方法存在測量裝置安裝、標定困難等問題,使得在航行過程中準確測量機翼變形十分困難。本文重點研究了接觸式的基于應變信息的逆有限元形變測量方法,引入圖形可視化到變形監(jiān)測領域,開發(fā)了板梁結(jié)構(gòu)形變監(jiān)測可視化系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)對于機翼變形的可視化監(jiān)測。具體內(nèi)容如下:（1）針對板梁結(jié)構(gòu)變形測量與重構(gòu)的問題,推導了逆有限元理論并且通過仿真和實驗驗證理論可行性。首先基于鐵木辛柯梁理論,根據(jù)截面理論應變和實際應變的最小二乘關系,推導了表面應變和結(jié)構(gòu)位移的關系;然后在懸臂梁受集中載荷或者分布載荷下,選取不同應變測量位置驗證逆有限元法（IFEM）變形重構(gòu)的效果;最后驗證IFEM對于桁架和框架模型的可行性。（2）針對板梁結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測的問題,設計了板梁結(jié)構(gòu)變形... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大展翼比飛機圖

6（a）板狀結(jié)構(gòu)振動形態(tài)截圖 （b）板狀結(jié)構(gòu)振動形態(tài)重構(gòu)效果圖圖1.3 板狀模型曲面重構(gòu)實驗效果截圖南京航空航天大學的王馨基于分布式光纖對監(jiān)測機械結(jié)構(gòu)的應變和變形的可視化技術進行研究，搭建了壓力容器應變監(jiān)測實驗平臺和機翼模型變形監(jiān)測可視化實驗平臺，如下圖 1.4（a）和 1.4（b）所示[37]。（a）壓力容器應變監(jiān)測實驗平臺 （b）機翼變形監(jiān)測可視化實驗平臺圖1.4 應變和變形監(jiān)測可視化實驗平臺張其琪等人使用分布式光纖感知測量技術以及 OpenGL 可視化技術，對三維隧道進行建模并在模型上直觀顯其變形[38]。武漢大學的翟若明等人在 ARCGIS Engine 下進行了三維點云變形監(jiān)測可視化研究，并開發(fā)和測試了三維可視化系統(tǒng)[39]。同濟大學的陳曉龍基于 OpenGL 開發(fā)了大型橋梁的變形監(jiān)測與動態(tài)可視化系統(tǒng)[40]。1.3.2 可視化工具 VTK 簡介和研究現(xiàn)狀隨著可視化技術的廣泛應用，國外推出了許多優(yōu)秀的可視化工具，包括 OpenGL、Direct3D、VTK 等。其中 VTK 是美國 Kitware 公司的 WilliamJ.Sehroeder 等 3 人，針對 3D 圖形圖像的可視化用途，利用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?

（a）壓力容器應變監(jiān)測實驗平臺 （b）機翼變形監(jiān)測可視化實驗平臺圖1.4 應變和變形監(jiān)測可視化實驗平臺張其琪等人使用分布式光纖感知測量技術以及 OpenGL 可視化技術，對三維隧道進行建模并在模型上直觀顯其變形[38]。武漢大學的翟若明等人在 ARCGIS Engine 下進行了三維點云變形監(jiān)測可視化研究，并開發(fā)和測試了三維可視化系統(tǒng)[39]。同濟大學的陳曉龍基于 OpenGL 開發(fā)了大型橋梁的變形監(jiān)測與動態(tài)可視化系統(tǒng)[40]。1.3.2 可視化工具 VTK 簡介和研究現(xiàn)狀隨著可視化技術的廣泛應用，國外推出了許多優(yōu)秀的可視化工具，包括 OpenGL、Direct3D、VTK 等。其中 VTK 是美國 Kitware 公司的 WilliamJ.Sehroeder 等 3 人，針對 3D 圖形圖像的可視化用途，利用面向?qū)ο蟮木幊趟枷�，基�?OpenGL 設計和開發(fā)的一套免費、源代碼公開的可視化類庫[41]。VTK 的工具包結(jié)構(gòu)使它能嵌入任何一種

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于DFOS的蘇州地鐵1號線隧道變形監(jiān)測的三維可視化[J]. 張其琪,李文峰,王寶軍,施斌,劉建國,苗鵬勇,王興.  工程勘察. 2017(03)
[2]大型上單翼飛機機翼三維全場變形測量方案[J]. 魏斌,梁晉,李潔,任茂棟.  航空學報. 2017(07)
[3]ArcGIS Engine下的三維點云變形監(jiān)測可視化研究[J]. 翟若明,鄒進貴,陳春瑩.  測繪通報. 2016(S2)
[4]大型飛機機翼動態(tài)變形的攝影測量[J]. 張興國.  中國科技信息. 2015(17)
[5]一種適用于梁式機翼的變形重構(gòu)方法[J]. 袁慎芳,閆美佳,張巾巾,邱雷.  南京航空航天大學學報. 2014(06)
[6]海洋和大氣數(shù)據(jù)多模式動態(tài)可視化系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[J]. 李久松,常曉峰,田豐林,紀鵬波.  海洋科學. 2014(01)
[7]電阻應變片的工作原理[J]. 閆好奎,任建國.  計量與測試技術. 2013(04)
[8]飛行試驗機翼變形測量的一種方法[J]. 周永興.  測控技術. 2013(04)
[9]基于VTK的數(shù)值模擬結(jié)果可視化[J]. 王延紅,丁升,袁媛,林成地.  現(xiàn)代電子技術. 2013(06)
[10]醫(yī)學影像三維可視化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 田和強,吳冬梅,杜志江,孫立寧.  計算機仿真. 2011(06)

博士論文
[1]基于正交離散FBG網(wǎng)絡的柔板結(jié)構(gòu)形態(tài)感知與重構(gòu)研究[D]. 張合生.上海大學 2015

碩士論文
[1]基于應變的組合結(jié)構(gòu)變形測量與重構(gòu)方法研究[D]. 陳士明.西安電子科技大學 2018
[2]震前異常增溫數(shù)據(jù)處理及可視化研究[D]. 徐俊波.合肥工業(yè)大學 2018
[3]基于MFC的厚板等離子切割系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 朱磊.華南理工大學 2018
[4]醫(yī)學圖像三維重建技術研究[D]. 雷若鳴.蘭州大學 2017
[5]三維聲納實時成像系統(tǒng)軟件設計[D]. 王舒卉.浙江大學 2017
[6]基于VTK的醫(yī)學圖像三維重建系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D]. 陳文馳.長安大學 2016
[7]基于VTK的有限元軟件GUI界面研究[D]. 王松.重慶交通大學 2016
[8]基于應變信息的飛機機翼變形測量及形變重構(gòu)理論研究[D]. 魏傳達.西安電子科技大學 2015
[9]電阻應變片測量影響因素及熱機解耦研究[D]. 周哲.重慶大學 2012
[10]基于VTK的地質(zhì)體三維可視化研究[D]. 胡剛.中南大學 2011



本文編號：3402601