1. الخلفية البحثية
يستخدم تحليل نموذج الارتباط الرقمي للصور (DIC) تقنية DIC لقياس الصور الهيكلية بدون تلامس أثناء الاهتزاز، وتحديد الترددات الطبيعية ونسب التخميد والمعلمات الأخرى لتجنب الرنين وتعزيز الأداء الهيكلي تحت الأحمال الديناميكية.
تتضمن طرق تحليل الأنماط الشائعة لـ DIC طريقة تحديد الفضاء الفرعي العشوائي (SSI) وطريقة طيف القدرة البايزي. وفي حين تحدد طريقة تحديد الفضاء الفرعي العشوائي معلمات النمط بدقة، فإن سرعتها الحسابية بطيئة وتستغرق وقتًا طويلاً. تحدد طريقة طيف القدرة البايزي عدم اليقين في الإثارة ولكنها تتطلب حسابًا مفرطًا، مما يحد من تطبيقاتها الهندسية العملية.
لقد قام فريق البحث في Revealer بتطوير طريقة تحليل DIC القائمة على طيف القدرة المتقاطعةتتميز بالاختبار البسيط والحساب الفعال والنماذج الدقيقة
تحديد وقياس وضع الاهتزاز الدقيق.
2. مبدأ الطريقة
طيف القدرة المتقاطعة هو طريقة تحليل طيفي تصف الارتباط بين إشارتين. من خلال حساب دالة الارتباط المتبادل Pxy(f) للإشارات x(t)، y(t)، يتم تحويلها إلى مجال التردد للحصول على طيف القدرة المتقاطعة P، وتحليل الطور والسعة
العلاقات عبر الترددات. تشمل المبادئ الرئيسية ما يلي:
• Pxy(f): طيف القدرة المتقاطعة
• x(t): الإشارة الأولى في الوقت
• Y∗(t−τ): مركب مركب للإشارة الثانية في الوقت t−τ
• τ: تأخير زمني لإزاحة الإشارة في حساب طيف القدرة المتقاطعة
• e−j2πft: عامل دوران المجال الترددي لاستخراج مكونات التردد
• ج: وحدة تخيلية (−1−1)
• t: متغير زمني
• f: متغير التردد
تمثل مصفوفة مجال التردد عبر طيف القدرة العلاقات بين الإشارات بين n إشارة، واستخراج الترددات الطبيعية للنظام والمصفوفات النمطية.
3. الطريقة والإجراء
الخطوة 1: الحصول على البيانات
استخدم نظام القياس Thousand-Eyes Wolf DIC لالتقاط صور للمكونات الهيكلية تحت الإثارات المختلفة (على سبيل المثال، التأثير والاهتزاز)، وتسجيل الاستجابات الديناميكية.
الخطوة 2: معالجة الصورة
معالجة الصور لاستخراج حقول الإزاحة على سطح الجسم. حساب بيانات سلسلة زمنية للإزاحة لجميع النقاط باستخدام خوارزميات DIC، مما يؤدي إلى توليد إشارات الاهتزاز
الخطوة 3: معالجة الإشارة مسبقًا
إزالة الضوضاء من البيانات وتطبيق مرشحات التمرير العالي/المنخفض لإزالة مكونات التردد غير ذات الصلة.
الخطوة 4: تحويل فورييه
تحويل الإشارات المعالجة مسبقًا إلى مجال التردد عبر تحويل فورييه:
الخطوة 5: حساب طيف القدرة المتقاطعة
حساب مصفوفة طيف القدرة المتقاطعة لأزواج الإشارات
4. التحليل التجريبي
تم إجراء تجربة اهتزاز على لوحة معدنية (الشكل 1). قام تأثير المطرقة بمحاكاة الإثارة الخارجية، وقام نظام قياس السرعة العالية 3D-DIC بالتقاط صور الاهتزاز.
الشكل 1: الإعداد التجريبي
تم اختيار منطقة مستطيلة لمراقبة النزوحات المركبة (الشكل 2):
الشكل 2: إزاحات الاهتزازات المركبة
تظهر نتائج التحليل باستخدام وحدة التحليل النموذجي Revealer DIC أدناه:
الشكل 3: طيف الطاقة المتقاطعة
الشكل 4: أوضاع الاهتزاز متعددة الترتيب
5.ملخص البحث
تقدم هذه الورقة طريقة تحليل نمطية تعتمد على طيف القدرة المتقاطعة، تدمج تقنية الارتباط الرقمي للصور (DIC) مع تحليل طيف القدرة المتقاطعة. توفر هذه الطريقة قياسات إزاحة عالية الدقة وكاملة المجال، وتحدد معلمات النمط عبر نقاط مراقبة متعددة، وتلتقط أنماط الاهتزاز الهيكلي متعددة الرتب.
وتوضح الطريقة المقترحة مزايا هندسية مهمة لمراقبة الصحة والتحليل الديناميكي للهياكل المعقدة وكبيرة الحجم، مثل الجسور والمباني الشاهقة.
