复杂结构全场形变测量与可视化方法研究

李黎丽　郭庆林　孟文清　崔邯龙

[摘要]针对复杂结构全场形变测量问题，本文采用数字图像处理技术对钢结构荷载试验全过程的变形情况进行了图像采集，经图像处理后，获得了节点的全场形变可视化云图，结果证明数字图像技术是一种快速准确的复杂结构全场形变测试技术，并且具有良好的稳定性和适用性。

[关键词]结构工程；数字图像技术；全场形变；快速测量；可视化

文章编号：2095—4085（2017）04—0030—02

图像处理技术不仅可以实现结构的非接触位移测量，也可以对结构进行快速变形量的测量，具有原理简单、结果准确、操作方便等优点，对实际工程中大型结构变形量的快速测量具有十分重要的研究意义和实用价值。鉴于此，本文运用数字图像处理技术对钢结构节点全场变形情况进行了全程观测，以期确定一种具有广泛适用性的全场变形快速测试方法。

1数字图像處理方法

由数字摄影设备采集得到的图像多为彩色图像，不便于后期处理。因此，在考虑便于数据提取兼顾图像处理的同时，还应转化彩色图像为灰度图像，在图像去噪、对比度增强、图像分割与AOI区域提取等工作的完成后，才算完成初步处理。此后，根据像素坐标数据并结合尺寸换算系数便可确定全场形变情况。本文以某桁架节点为研究对象进行静力载荷试验。由于这种节点形式受力比较复杂，属于新型节点形式，采用常规的电测方法难以全面量测结构全场变形。因此本文采用数字图像方法对其全场形变情况进行量测。

2结果分析

基于图中的编码标志点确定了图中对应于1-6#标志点，7-9#点，11-15#点以及16#点的实际尺寸换算系数平均值为0.201。基于图像处理结果，提取得到了各测点水平及竖直方向位移值，如表l所示。

观察此表可以看出，此次试验中钢节点主要以水平变形为主，钢节点各杆的水平变位情况也有所不同，水平主杆平均向右移动了24.6 mm，竖杆向右移动了约24.0mm，左斜杆向右移动了约22.3 mm，右斜杆移动了大约23.4 mm。竖向最大变位发生在1#标志点，为3.4 mm。

3变形可视化方法

基于表1数据，运用MATLAB的云图绘制功能对钢结构节点的全场形变进行了插值处理分析，第3级荷载作用下的云图如图1所示。

4结语

本文研究表明，近景摄影测量技术可以快速完成对复杂结构的整个位移场测定工作。对于本文所研究的结构，位移测量精度可达到0.2 mm左右。说明图像测试方法具有一定的准确性，在工程实践中可根据需要选用。全国首个水泥管理公司落户山东淄博淄川

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