| 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 |
