[发明专利]一种柔性构件拖曳实验的测变形装置

说明书

本发明涉及拖曳实验设备技术领域，提供了一种柔性构件拖曳实验的测变形装置，包括测变形框架，测变形框架上设置有透光的水槽，远离地面侧的测变形框架上分别设置有第一位移机构和第二位移机构及第三位移机构，第三位移机构上连接有用于连接柔性构件的连接机构，水槽外设置有对柔性构件的拖曳过程进行视频记录，并对视频记录的内容进行展示、处理并存储的变形测量系统；水槽、测变形框架上的第一位移机构和第二位移机构及第三位移机构、连接机构、变形测量系统共同实现对柔性构件进行测变形，测量出柔性构件的位移是柔性构件的实际变形，避免出现因为水与空气的密度不同时，光线会发生折射现象；显著减少了柔性构件的变形位移与测量值之间存在的偏差。

技术领域

本发明涉及拖曳实验设备技术领域，具体涉及一种柔性构件拖曳实验的测变形装置。

背景技术

柔性构件在流体的作用下会发生大变形，该现象的研究对工程和生物学有着重要的意义。现有技术中已经开展了柔性构件在流体作用下的实验研究，但是对柔性构件变形通常采用价格昂贵的粒子图像测速仪PIV或者激光测速仪。该相关昂贵的设备虽然可以测量到结构特别微小的位移量，但是也存在如下问题：

(1)仪器测量出的位移并不是柔性构件的实际变形，这是因为水与空气的密度不同，光线会发生折射现象。

(2)仪器与柔性构件之间存在距离与夹角问题，柔性构件的变形位移与测量值之间存在偏差。

(3)仪器设备过于昂贵，操作复杂，维护成本高昂。

如何有效地解决上述技术问题，是目前本领域技术人员需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性构件拖曳实验的测变形装置。

柔性构件拖曳实验的测变形装置，包括装置本体，所述装置本体包括测变形框架，所述测变形框架上设置有用于进行实验的透光的水槽；

远离地面侧的所述测变形框架上分别设置有第一位移机构和第二位移机构及第三位移机构，所述第三位移机构上连接有用于连接柔性构件的连接机构；

所述水槽外设置有对所述柔性构件的拖曳过程进行视频记录，并对所述视频记录的内容进行展示、处理并存储的变形测量系统。

进一步地，所述第一位移机构包括第一滑轨，所述第一滑轨上滑动连接有第一滑台；

所述第二位移机构包括第二滑轨，所述第二滑轨上滑动连接有第二滑台；

所述第二滑轨连接在所述第一滑台上。

进一步地，所述第三位移机构包括与地面垂直设置并且连接在所述第二滑台上的第三滑轨，所述第三滑轨上滑动连接有第三滑台。

进一步地，所述第二滑轨的高度高于所述第一滑轨的高度，并且所述第一滑轨与所述第二滑轨之间垂直设置。

进一步地，所述连接机构连接在所述第三滑台上。

进一步地，所述连接机构包括与所述第三滑台相连接并且垂直于地面的第一连接梁，远离所述第三滑台侧的所述第一连接梁上连接有平行于地面的第二连接梁，远离所述第一连接梁侧的所述第二连接梁上连接有用于夹持所述柔性构件的第一夹持件。

进一步地，所述测变形框架的自振频率大于所述柔性构件的自振频率的三倍。

进一步地，所述变形测量系统包括对所述柔性构件的拖曳过程进行视频记录的高速摄像机，所述高速摄像机将视频记录的内容传输至视频编辑软件，所述视频编辑软件提取视频记录内容中的目标图像以及所述目标图像中的关键帧，所述目标图像中的关键帧经图片处理软件提取所述柔性构件的变形形状，并对所述柔性构件的变形形状进行计算。

进一步地，所述图片处理软件对所述柔性构件的变形形状进行计算的过程，包括：