復雜結構全場形變測量與可視化方法研究

李黎麗　郭慶林　孟文清　崔邯龍

[摘要]針對復雜結構全場形變測量問題，本文采用數字圖像處理技術對鋼結構荷載試驗全過程的變形情況進行了圖像采集，經圖像處理后，獲得了節點的全場形變可視化云圖，結果證明數字圖像技術是一種快速準確的復雜結構全場形變測試技術，并且具有良好的穩定性和適用性。

[關鍵詞]結構工程；數字圖像技術；全場形變；快速測量；可視化

文章編號：2095—4085（2017）04—0030—02

圖像處理技術不僅可以實現結構的非接觸位移測量，也可以對結構進行快速變形量的測量，具有原理簡單、結果準確、操作方便等優點，對實際工程中大型結構變形量的快速測量具有十分重要的研究意義和實用價值。鑒于此，本文運用數字圖像處理技術對鋼結構節點全場變形情況進行了全程觀測，以期確定一種具有廣泛適用性的全場變形快速測試方法。

1數字圖像處理方法

由數字攝影設備采集得到的圖像多為彩色圖像，不便于后期處理。因此，在考慮便于數據提取兼顧圖像處理的同時，還應轉化彩色圖像為灰度圖像，在圖像去噪、對比度增強、圖像分割與AOI區域提取等工作的完成后，才算完成初步處理。此后，根據像素坐標數據并結合尺寸換算系數便可確定全場形變情況。本文以某桁架節點為研究對象進行靜力載荷試驗。由于這種節點形式受力比較復雜，屬于新型節點形式，采用常規的電測方法難以全面量測結構全場變形。因此本文采用數字圖像方法對其全場形變情況進行量測。

2結果分析

基于圖中的編碼標志點確定了圖中對應于1-6#標志點，7-9#點，11-15#點以及16#點的實際尺寸換算系數平均值為0.201。基于圖像處理結果，提取得到了各測點水平及豎直方向位移值，如表l所示。

觀察此表可以看出，此次試驗中鋼節點主要以水平變形為主，鋼節點各桿的水平變位情況也有所不同，水平主桿平均向右移動了24.6 mm，豎桿向右移動了約24.0mm，左斜桿向右移動了約22.3 mm，右斜桿移動了大約23.4 mm。豎向最大變位發生在1#標志點，為3.4 mm。

3變形可視化方法

基于表1數據，運用MATLAB的云圖繪制功能對鋼結構節點的全場形變進行了插值處理分析，第3級荷載作用下的云圖如圖1所示。

4結語

本文研究表明，近景攝影測量技術可以快速完成對復雜結構的整個位移場測定工作。對于本文所研究的結構，位移測量精度可達到0.2 mm左右。說明圖像測試方法具有一定的準確性，在工程實踐中可根據需要選用。全國首個水泥管理公司落戶山東淄博淄川

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