三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

背景

叶片作为风力发电机中重要组成部件,造价约占整个风力机的1/3。叶片在制造、运输、安装、维护等各环节都是非常困难的,并且叶片在使用寿命期内常会发生折断、脱落、疲劳损伤等事故,因此研究叶片的应变特性具有十分重要的意义。

利用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,基于数字散斑相关法(3D-DSCM)高精度、高灵敏度的全场非接触光学测量特点,采用高速相机拍摄散斑图像方式,对叶片在不同的气动力载荷、离心力载荷工况下进行风洞试验。

试验系统

① 控制部分,低速风洞-4组(4,5,6,7m/s) 不同来流风速,4组不同叶轮转速( 300,350,400,450r/min) ,交叉组合得到16种不同工况。

② 数字图像采集系统,主要由1对CCD相机(分辨率2048×1088pixel,最大帧率340fps),利用CCD相机对不同工况下叶片进行图像采集并储存。

③ 数字图像分析处理系统,由新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统对采集到的散斑图像进行计算,得到在不同工况下叶片各测点相对于无载荷自由状态的离面位移时程曲线。

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

测试原理

工况设定可满足试验探究: 气动力载荷不变,离心力载荷规律递增时叶片应变特性; 离心力载荷不变,气动力载荷规律递增时叶片应变特性。

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

DIC测量测点布置

既定相机采样帧率为340fps/s,各工况2s内采集680张叶片变形图像,通过XTDIC 三维全场应变测量系统计算图像相关性,采用亚像素搜索方法,得到叶片各测点离面位移时程曲线。

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

测试试验原理图

试验结果及分析

应变计算

通过试验得到了叶片离面位移时程曲线,进一步计算得到叶片各测点应变:

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

断面位移示意图

叶片结应变

受气动力、离心力载荷以及结构特征因素影响,叶片在受载荷时会产生各处应变特性。结构应变可判定叶片应变集中位置,评估叶片结构设计合理性。以典型工况(4m/s,300r/min) 来分析叶片结构切应变,如下图所示:

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

4m/s,300r/min工况下切应变时程曲线

非共振区气动力载荷不变

离心力载荷规律递增叶片切应变特性

来流风速保持4m/s,随离心载荷规律递增(300,350,400,450r/min) 叶片切应变时程曲线,4个测点工程切应变都呈周期性抛物线变化,且曲线曲率接近一致,叶片在各工况下受脉动循环应变作用。

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

离心载荷递增工况叶片切应变时程曲线

非共振区离心力载荷不变

气动力载荷规律递增叶片切应变特性

离心载荷保持300r/min 不变,随气动载荷规律递增(4,5,6,7m/s) 的叶片切应变时程曲线:

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

气动载荷递增工况叶片切应变时程曲线 

共振区离心力

气动力载荷对叶片应变的影响

从应变幅、循环特征、交变频率这三方面来看,叶片发生共振时其应变特性发生巨大的不利变化。

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

4 m/s,400 r/min共振区切应变时程曲线

下图为共振区各测点最大切应变εmax随气动载荷变化情况。共振的振源效应对薄壁梁杆件的影响机制,共振会使薄壁梁杆件远离振源位置处切应变逐渐增大。

三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响,非接触式测量,DIC,位移测量,3d,数码相机,汽车,人工智能,网络,制造,算法

共振区测点最大切应变随气动载荷变化

试验结论

1) 试验利用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统测得叶片测点处离面位移,再根据薄壁梁杆件理论计算出叶片测点处切应变值,得出叶片应变集中区域。且在试验既定工况下,离心载荷、气动载荷增大均能使叶片应变增大,离心载荷是叶片应变增大的主要因素。

2) 试验从共振区叶片应变性质和共振对叶片应变影响机制两方面对共振区应变进行讨论,其结论为共振策动效应使叶片产生交变应变,其循环特征决定了共振产生的应变对叶片会产生较为严重的破坏;叶片交变频率由其固有频率决定,固有频率越高,单位时间内应变循环加载次数越多,叶片使用寿命越短; 另外共振策动力在叶根部位产生振源效应,能量由叶根处向叶尖传播,引起叶片沿弦展方向应变逐渐增大,对叶尖应变造成极大影响。

3) 采用XTDIC三维全场应变测量系统测量了旋转叶片的应变特性,该方法的高精度、高灵敏度和无接触特点,不仅保证了测量结果的准确性,而且针对共振这种特殊工况也能测得相应应变数据。因此试验方法不仅为测量不同工况下叶片应变提供了新的思路,还对测量风力机叶片类似共振的特殊工况有一定的参考意义。

案例摘自:【代元军,郭程,新疆农业大学机电工程学院,离心力和气动力载荷对风力机叶片应变特性的影响】文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-845660.html

到了这里,关于三维数字散斑3D-DIC(图像相关法)技术用于分析载荷对风力机叶片应变特性影响的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 三维重建 阈值分割 3D可视化 医学图像分割 CT图像分割及重建系统 可视化编程技术及应用

    此系统实现了常见的VTK四视图,实现了很好的CT图像分割,可以用于骨骼,头部,肺部,脂肪等分割,,并且通过三维重建实现可视化。使用了第三方库 VTK,ITK 实现分割和生不重建。 窗口分为 (横断面)、冠状面、矢状面,和3D窗口;包含了体绘制和面绘制; 效果: CT分割

    2024年02月08日
    浏览(52)
  • 【AIGC核心技术剖析】用于高效 3D 内容创建生成(从单视图图像生成高质量的纹理网格)

    3D 内容创建的最新进展主要利用通过分数蒸馏抽样 (SDS) 生成的基于优化的 3D 生成。尽管已经显示出有希望的结果,但这些方法通常存在每个样本优化缓慢的问题,限制了它们的实际应用。在本文中,我们提出了DreamGaussian,这是一种新颖的3D内容生成框架,可以同时实现效

    2024年02月07日
    浏览(82)
  • 数字散斑干涉测量仿真研究

    数字散斑干涉技术(digital speckle pattern interferometry,DSPI)是一种测量物体表面微小变形的测量技术,在生物医学检测、缺陷无损检测、精密制造、材料与结构力学参数评估等领域起着日益重要的作用,具有实时性、高精度、非接触、全场测量等特点。 数字散斑干涉技术所记录的

    2024年02月08日
    浏览(34)
  • RSD的伪三维(3D)遥感图像

    李国春 3D对象的背后是3D模型,用点面数据描述现实世界的物体,通过材质视角光线等条件的渲染得到比较逼真的展示效果。但这里给大家介绍的伪3D则不然,将通常的遥感影像加上高程数据,不使用3D对象模型,实现一种自顶向下观察的模拟立体效果。 RSD的伪3D图像是常用的

    2024年02月09日
    浏览(36)
  • 3D数字化展馆三维设计的特点及优势

    随着互联网技术的迭代,web3D技术和虚拟现实技术逐渐发展成熟,我们发现“三维数字展馆”这个词汇已经慢慢进入我们的视野。 三维数字展馆是属于存在于线上WEB端的虚拟三维数字展馆,利用3D建模技术打造一个充满科技感且可无限延伸的空间,它集合了大量的信息、资源

    2024年02月17日
    浏览(34)
  • 【制作数字人】零门槛通过三维重建技术生成个人三维模型

    依托各项技术的发展, 数字人 技术开始拔地而起。我们发现,各大一线互联网企业、三大运营商,还有不少创业型公司都纷纷入局数字人。 难道元宇宙的入门票是数字人?等不及了,马上接触下这门技术。经简单了解,现在做得最好的数字人都是基于虚幻引擎(即UE)的M

    2023年04月08日
    浏览(36)
  • 污水处理厂3D数字孪生三维可视系统降低设备风险隐患

    当相对传统与保守的水务行业,与激进与开放的互联网发生碰撞之后,产生了最好的一个名词是:“智慧水务”,谈及智慧水务,自然免不了当下最具热度的技术“元宇宙”,水资源再生是我国追求高质量发展的新策略,因此将元宇宙技术应用到水资源再生领域有哪些应用场

    2024年02月09日
    浏览(33)
  • 用于自动驾驶的基于深度学习的图像 3D 目标检测:综述

    论文地址:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10017184/ 准确、鲁棒的感知系统是理解自动驾驶和机器人驾驶环境的关键。自动驾驶需要目标的 3D 信息,包括目标的位置和姿态,以清楚地了解驾驶环境。 摄像头传感器因其颜色和纹理丰富且价格低廉而广泛应用于自动驾驶中。摄

    2024年02月03日
    浏览(50)
  • 湖北咸宁农业三维扫描数字化农业3d打印制造应用-CASAIM中科广电

    农业是人类衣食之源、生存之本,是一切生产的首要条件,CASAIM在农业三维扫描和3d打印应用上有丰富经验。 1.三维扫描技术在农业领域的应用 CASAIM三维扫描是集光学、机电和计算机技术于一体的高新无损检测技术,能够对实物的空间外形、结构乃至色彩进行扫描,将立体信

    2024年02月11日
    浏览(30)
  • Open3D图像处理功能详解:Python中强大的三维图像库

    Open3D图像处理功能详解:Python中强大的三维图像库 Open3D是一款在Python语言中使用的开源3D图形库,以其强大的功能和易用性而被广泛应用于计算机视觉、机器人技术、虚拟现实等领域。其中,Open3D提供了完善的图像处理工具,使得Python开发者可以便捷地进行三维图像的处理和

    2024年02月12日
    浏览(46)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包