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机器视觉谐振式疲劳裂纹扩展试验系统研究

摘要第5-7页
ABSTRACT第7-8页
第1章 绪论第13-31页
    1.1 疲劳及疲劳破坏第13-14页
    1.2 疲劳裂纹的产生和扩展第14-16页
    1.3 疲劳裂纹扩展试验第16-20页
        1.3.1 振动疲劳试验第16-17页
        1.3.2 疲劳裂纹扩展试验第17-18页
        1.3.3 疲劳裂纹扩展试验设备与系统第18-20页
    1.4 裂纹检测方法第20-25页
        1.4.1 传统裂纹检测方法第20-24页
            1.4.1.1 显微镜第20-21页
            1.4.1.2 柔度法第21-22页
            1.4.1.3 声发射第22页
            1.4.1.4 电位法第22-24页
            1.4.1.5 复型法第24页
        1.4.2 机器视觉裂纹检测第24-25页
    1.5 谐振式疲劳试验系统动态特性及试验载荷控制技术第25-27页
        1.5.1 谐振系统固有频率跟踪技术第25-26页
        1.5.2 动态特性及振动载荷控制技术第26-27页
    1.6 本文研究的目的及主要内容第27-29页
    1.7 本章小结第29-31页
第二章 机器视觉谐振式疲劳裂纹扩展试验系统第31-47页
    2.1 引言第31页
    2.2 系统总体设计第31-33页
        2.2.1 系统总体组成及工作原理第31-32页
        2.2.2 试验系统技术指标第32-33页
    2.3 机器视觉疲劳裂纹在线测量系统第33-40页
        2.3.1 系统组成及开发平台第33页
        2.3.2 裂纹图像采集系统第33-40页
            2.3.2.1 裂纹图像采集系统总体设计第33-34页
            2.3.2.2 裂纹图像成像与采集装置第34-35页
            2.3.2.3 光源设计第35-36页
            2.3.2.4 摄像头安装运动装置第36-39页
            2.3.2.5 摄像头运动控制系统第39-40页
    2.4 试验载荷控制系统第40-46页
        2.4.1 试验载荷控制系统总体设计第40-41页
        2.4.2 试验载荷加载系统第41-43页
        2.4.3 基于DSP和FPGA技术的载荷数字控制器第43-46页
            2.4.3.1 系统总体组成第43页
            2.4.3.2 前端调理模块第43-44页
            2.4.4.3 DSP和FPGA协同处理模块第44-45页
            2.4.4.4 基于DSP TMS320F1812的SPWM信号发生器第45-46页
    2.5 本章小结第46-47页
第三章 谐振式疲劳裂纹扩展试验系统动态特性分析第47-69页
    3.1 引言第47页
    3.2 电磁谐振式疲劳试验机结构及工作原理分析第47页
    3.3 电磁谐振式疲劳试验机振动系统建模第47-51页
        3.3.1 电磁激振器建模第47-49页
        3.3.2 电磁谐振式疲劳试验机振动系统建模第49-51页
    3.4 试件及弹簧有限元刚度计算第51-58页
        3.4.1 C(T)紧凑拉伸试件刚度计算第52-57页
            3.4.1.1 试件刚度计算原理第52-54页
            3.4.1.2 试件建模、有限元网格划分、加载和约束第54页
            3.4.1.3 求解及结果分析第54页
            3.4.1.4 试件刚度随裂纹的变化规律第54-57页
        3.4.2 主振及激振弹簧刚度计算第57-58页
    3.5 试件疲劳裂纹扩展过程模型的建立第58-59页
    3.6 振动系统动态特性分析第59-68页
        3.6.1 系统固有频率的计算和分析第59-62页
            3.6.1.1 系统固有频率计算第59-60页
            3.6.1.2 系统固有频率随裂纹扩展的变化规律第60-61页
            3.6.1.3 系统固有频率随时间的变化规律第61-62页
        3.6.2 振动系统稳态响应分析第62-63页
        3.6.3 工作台共振振幅的计算与分析第63-65页
            3.6.3.1 工作台共振振幅的计算第63-64页
            3.6.3.2 工作台共振振幅随裂纹扩展的变化规律第64-65页
        3.6.4. 工作台幅频特性分析第65-68页
            3.6.4.1 工作台幅频特性第65-66页
            3.6.4.2 工作台幅频特性随裂纹扩展的变化规律第66-68页
    3.7 本章小结第68-69页
第四章 谐振式疲劳裂纹扩展试验载荷控制技术研究第69-93页
    4.1 引言第69-70页
    4.2 谐振式疲劳裂纹扩展试验载荷控制分析第70-71页
    4.3 谐振频率跟踪技术研究第71-72页
    4.4 谐振区振动载荷振幅模糊控制第72-80页
        4.4.1 谐振区振幅模糊控制器建模第74-75页
        4.4.2 振幅模糊控制器的设计第75-80页
        4.4.3 算法实现第80页
    4.5 稳幅谐振频率跟踪和振动载荷振幅联合控制策略研究第80-92页
        4.5.1 稳幅的频率跟踪和振幅联合控制器建模第82-85页
        4.5.2 稳幅联合控制中谐振频率跟踪控制器的设计第85-91页
        4.5.3 稳幅联合控制中振幅控制器的设计第91-92页
    4.6 本章小结第92-93页
第五章 机器视觉疲劳裂纹在线测量技术研究第93-131页
    5.1 引言第93页
    5.2 裂纹长度测量原理及关键技术分析第93-97页
        5.2.1 计算裂纹长度a的测量方法第93-96页
        5.2.2 标定试件标定点检测技术分析第96-97页
        5.2.3 裂纹长度测量的关键技术第97页
    5.3 边缘检测的基本理论第97-102页
        5.3.1 边缘检测的基本概念第97-99页
        5.3.2 边缘检测步骤第99页
        5.3.3 边缘检测方法第99-102页
    5.4 裂纹图像形态及灰度分布特征分析第102-107页
        5.4.1 疲劳裂纹扩展不同阶段裂纹图像形态第102-104页
        5.4.2 裂纹扩展方向第104-106页
        5.4.3 裂纹图像灰度统计特性分析第106-107页
    5.5 基于模糊理论的裂纹边缘检测及连接第107-121页
        5.5.1 基于模糊理论的裂纹边缘检测第109-118页
            5.5.1.1 疲劳裂纹边缘模糊逻辑检测器建模第109-115页
            5.5.1.2 疲劳裂纹边缘模糊逻辑检测器设计第115-118页
        5.5.2 基于模糊逻辑裂纹检测结果的裂纹连接第118-121页
    5.6 像素裂纹边缘顶点检测技术第121-126页
        5.6.1 二次曲线亚像素边缘检测技术第122-124页
        5.6.2 裂纹顶点边缘亚像素检测第124-126页
            5.6.2.1 裂纹顶点边缘的灰度分布分析第124-125页
            5.6.2.2 三点二次曲线拟合裂纹顶点边缘亚像素检测第125-126页
    5.7 相关实验第126-130页
    5.8 本章小结第130-131页
第六章 实验第131-143页
    6.1 引言第131页
    6.2 实验平台第131-132页
    6.3 机器视觉疲劳裂纹在线测量系统实验第132-137页
        6.3.1 机器视觉疲劳裂纹测量系统标定实验第132-134页
        6.3.2 疲劳裂纹扩展试验裂纹长度在线测量实验第134-135页
        6.3.3 裂纹长度测量误差分析第135-137页
            6.3.3.1 图像采集系统造成的误差第135-136页
            6.3.3.2 图像处理算法所造成误差第136-137页
            6.3.3.3 系统标定所造成的误差第137页
    6.4 不同裂纹尺寸系统固有频率的测量第137-138页
    6.5 疲劳裂纹扩展试验载荷控制实验第138-139页
        6.5.1 系统固有频率跟踪实验第138-139页
        6.5.2 基于模糊控制的稳幅振动载荷振幅和频率联合控制性能实验第139页
    6.6 机器视觉疲劳裂纹扩展试验第139-142页
        6.6.1 系统功能模块第139-140页
        6.6.2 试验流程第140-141页
        6.6.3 试验过程及数据采集第141页
        6.6.4 实验数据处理第141-142页
    6.7 本章小结第142-143页
第7章 总结与展望第143-145页
    7.1 总结第143-144页
    7.2 展望第144-145页
附录第145-153页
参考文献第153-159页
致谢第159-160页
攻读学位期间参加的科研项目和成果第160-161页

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