[发明专利]非接触式应力测量方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本公开提供了一种基于图像无网格的非接触式应力测量方法、装置、电子设备及存储介质。该基于图像无网格的非接触式应力测量方法包括：获取n个时刻的散斑图像I₀、……、I_n‑1；从获取的散斑图像中读取参考图像I₀和待测时刻t_i对应的待测图像I_i；对参考图像I₀和待测图像I_i进行预滤波，获得噪声降低后的图像布置场节点，对当前模型进行离散，构造总体刚度矩阵；对总体刚度矩阵执行正则化处理并求解离散系统方程，获得待测时刻t_i的应力场分布。本公开从散斑图像出发直接获得应力场分布，操作简单；适用性广，能够处理复杂受力及非线性几何/物理模型情况；采用预滤波及正则化处理，具有更高的鲁棒性，应力精度较高。

技术领域

本公开涉及应力测量技术领域，尤其涉及一种基于图像无网格的非接触式应力测量方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

设备或工件的应力测量在机械制造、航空航天、科学研究等领域均是一个至关重要的需求。对制备所得的工件进行应力测量可以评估工件质量、改善制造工艺；对服役过程中的设备进行应力测量可以实现损伤诊断，确保如压力容器、压缩机叶片等重要结构的安全。

目前常用的应力测量方法主要可以分为接触式应力测量和非接触式应力测量。其中接触式应力测量方法，如盲孔法、环芯法等，虽然比较成熟，但是会对待测试件造成损伤、难以实现全场测量，且对测量环境有所限制；而非接触式应力测量方法则可以弥补上述这些局限，获得全场应力且适用于高温高压等恶劣测量环境。

结合数字图像相关方法和有限单元法的应力测量是目前无接触式应力测量方法中被广泛使用的一种。这种方法将待测试件离散为有限元模型，通过数字图像相关方法获得位移场分布，再作为本质边界条件引入有限元计算，以实现对应力的无接触测量。

这种方法精度较高，可以灵活处理试件材料性质较为复杂的情况，例如超弹性材料、各向异性材料、复合材料等，但是其测量过程比较复杂，前处理步骤繁琐，测量精度依赖于网格质量，限制了这种方法的进一步推广应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述问题，本公开提供了一种基于图像无网格的非接触式应力测量方法、装置、电子设备及存储介质。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于图像无网格的非接触式应力测量方法，包括：

步骤S1：获取n个时刻的散斑图像I₀、……、I_n-1，其中I₀为参考时刻t₀对应的参考图像，I_n-1为时刻t_n-1对应的散斑图像，n为自然数；

步骤S2：从获取的散斑图像中读取参考图像I₀和待测时刻t_i对应的待测图像I_i，i为小于n的自然数；

步骤S3：对参考图像I₀和待测图像I_i进行预滤波，获得噪声降低后的图像

步骤S4：布置场节点，对当前模型进行离散，构造总体刚度矩阵；

步骤S5：对总体刚度矩阵执行正则化处理并求解离散系统方程，获得待测时刻t_i的应力场分布。

根据本公开的实施例，步骤S3中所述对参考图像I₀和待测图像I_i进行预滤波，获得噪声降低后的图像是采用中值滤波、均值滤波、高斯滤波、滑动平均滤波中的任意一种对参考图像I₀和待测图像I_i进行预滤波。