基于DIC和加速度传感器试验的损伤识别对比

(广东工业大学土木与交通工程学院 广东 广州 510006)

一、模态应变能理论

将前m阶损伤前后的模态应变能求和，得到

(1)

(2)

因此计算对m阶的第j个单元的加权模态应变能指标如下

(3)

当MSECRcj为极大值时，即可识别出j单元为损伤单元[4]。运用公式(3)的MSECRcj指标是选择前m阶模态应变能之和来代替所有模态的应变能之和，避免不了模态截断导致的误差。

二、实验设备

本文所用到的实验设备包括：FASTCAM SA3高速摄像机、尼康24-85mm F3.5-6变焦镜头、JM3840动态数据采集仪、加速度传感器、力锤、笔记本电脑。

振动信号分析软件采用JMTST动态信号测试分析软件，主要的工作是采集振动的加速度信号和力信号或处理DIC技术获取的位移信号，并对振动信号进行模态分析，获取实验的模态参数。图片记录软件采用PHOTRON FASTCAM VIEWER(PFV-Ver)，主要工作是记录实验振动过程中的图片，将图片存为tiff格式可加快保存的速度。图片处理程序软件选用MATLAB[5]，主要的工作：一是用数字图像相关追踪程序，追踪获取振动过程中的位移时程曲线。二是自编程序用于计算各工况的模态应变能变化率。

三、实验的方法和步骤

本次试验采用一点激励多点采集响应的方式，力锤尽可能保持垂直敲击，避免钢架在作弯曲运动时混入扭转运动。每一次敲击后应让结构的振动衰减完再进行下一次敲击。为了规避实测中遇见的偶然误差，每个工况都需要进行多次试验，综合考虑多次的实验结果，确定结构的模态参数[6]。

加速度传感器和DIC的试验步骤如下：

1.加速度传感器试验