基于數(shù)字圖像相關(guān)的結(jié)構(gòu)熱振動試驗研究.pdf

1、隨著人們對高超聲速飛行器及其有關(guān)技術(shù)不斷的深入研究，其在飛行過程中所面對的熱障問題日益凸顯。為了解決這一熱障問題，準(zhǔn)確研究多場耦合環(huán)境，尤其是復(fù)雜溫度環(huán)境下結(jié)構(gòu)的振動特性便顯得非常重要。在研究這一問題的眾多分析方法中，對熱模態(tài)的分析是各種分析方法的基礎(chǔ)，是研究的關(guān)鍵。
　　在當(dāng)前，國內(nèi)外對熱模態(tài)的研究主要還處于仿真分析的階段。相關(guān)試驗工作的開展并不多。與此同時，因為熱模態(tài)試驗本身具有的特殊性，一方面試驗中通常將結(jié)構(gòu)上溫度場分布視為

2、理想情況，僅看重試驗中振動信號的有關(guān)測試。這就給熱模態(tài)分析帶來了較大的誤差，使得實驗結(jié)果難以為仿真提供有效的參考。另一方面，振動信號的測試也較為困難。
　　本文使用基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的模態(tài)參數(shù)識別手段，從梯度溫度場的角度出發(fā)，建立在準(zhǔn)確測量得到的溫度場的基礎(chǔ)上，完成了熱模態(tài)試驗。試驗結(jié)果表明，由梯度溫度導(dǎo)致的熱應(yīng)力對結(jié)構(gòu)振動特性的影響較為明顯。本文的主要研究工作如下:
　　(1)相關(guān)理論的概述。熱模態(tài)試驗研究中涉及了一系列

3、有關(guān)分析理論，包括熱輻射理論、傳熱理論、振動理論、熱應(yīng)力理論、數(shù)字圖像相關(guān)理論和模態(tài)參數(shù)識別理論等。文中將這些理論匯總，并做了簡要的介紹。
　　(2)試驗系統(tǒng)的搭建。為了完成梯度溫度下的熱模態(tài)試驗，根據(jù)試驗要求和期望達(dá)到的試驗效果，搭建了簡單可行的試驗系統(tǒng)。
　　(3)加熱與測量。使用輻射加熱理論對加熱效果進(jìn)行預(yù)估，以期實現(xiàn)在簡單平板結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生較大的溫度差。同時，用可靠的溫度測量手段將結(jié)構(gòu)上的溫度分布情況進(jìn)行實時測量。分析溫