箭体壳段结构数字散斑相关测量方法研究

(i.Beijing Institute of Astronautical System 2. Beijing Institute of Structure
Abs tract
Engineer，Beijing
and Environment
100076， China ； Engineering，Beijing 100076， China )
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引 言
壳段结构是火箭系统中连接发动机、 提供仪器
试件有一定的刚度要求， 只能针对贴片位置进行点 测量， 在具体应用上存在较大的局限性， 如测量范围 有限,复杂位置或因空间限制而无法测量， 受环境温 度及应变片灵敏度影响需要考虑温度补偿， 此外还 存在导线多、 工序复杂、 效率低等一系列问题。尤其 对于越来越精细化的壳段结构设计， 往往期望获得 覆盖面较广的测量数据,减少测量误差， 而这种电阻 应变测量的方法越来越无法满足箭体结构静力试验 的使用要求， 因此需要 引 人 一 种 新 型 的 壳 段 应 力 -
箭体壳段结构数字散斑相关测量方法研究
王 群 1 李 雄 魁 1 路 志 峰 1 黎 汉 华 1 周 江 帆 2
(1.北京宇航系统工程研究所， 北 京 100076; 2.北京强度环境研究所， 北 京 100076) 要 针对复杂大型箭体壳段结构静力试验采用电测法获取相关试验数据存在的测点有限以及空间局 限性等问题， 提出了基于数字散斑相关的光学测量方法， 可以有效的获取全场应变， 从而指导和修正壳段结构的设 计。 关键词
作者简介:王群（ 1淋 7-),男 ， 硕士， 工程师,主要研究方向： 壳体及特殊功能结构设计
. 36 .
宇航计测技术 抑 )=1.0_ 式 中 :X —
2017 年
应变测量方法， 即基于数字散斑相关的光学测量方 法， 以满足结构精细化分析与设计要求。
趴 〜 • 心 *， , ） (1) 艺/2“ ， y) • W ， / !) 待 求 的 12个自变量， 自变量 g ， v 是所
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4
试验验证
针对箭体壳段结构的地面静力试验， 引入数字
理论体系的不断发展， 该 散斑光学测量方法， 对局部较复杂区域应变、 位移等 情况的监测， 以期解决因空间限制无法粘贴应变片， 受环境温度及应变片灵敏度影响测量结果， 无法获 取全场应变等难题， 试验装置示意图如图1 所示。
2 基于数字散斑相关的光学测量方法 简介
数字散斑相关方法（ Digital
method， DSCM speckle correlation
选样本子区中心点的位移， 其余自变量为位移的一 阶和二阶导数;/ (%， y )--- 样本子区中某一点（ ％ ， ； y) 的灰度;客(％*， 7 *)---- 目标子区与（ ％ ， y )对应的那 一点 （ ％ *， y * ) 的灰度， 样本子区和目标子区中各点 的联系由下式表示 …
壳 段 数 字 散 斑 相 关 技 术 测 量
摘
中图分类号:V 414
文献标识码 ： A
Study of the Digital Speckle Correlation Method in Launch Vehicle Shell Structures
W A N G Qun1 LI X i o n g kui1 L U Zhi feng 1 LI H a n hua1 Z H O U Jiang fan 2
安装的重要组成部分,需要承受飞行过程中较大的 载荷。新设计的火箭壳段结构一般都要进行静力试 验， 以校核结构的应力、 应变、 位移等状态。 目前壳 段结构的静力试验主要以电测法的形式获取相关参 数 。电测法是借助电阻传感器来获得被测物体表面 的应力或应变值， 该方法是一种接触式测量， 被测量
收稿日 期 ： 2017-04-12,修 回 日 期 ：ห้องสมุดไป่ตู้2017-05-22
Because of the limitation of the m e asure points' counts a n d space by strain electrical
measuring m e t h o d in the static experiments of c o mplex large launch vehicle shell structures, the digital speckle correlation m e t h o d w a s presented . T h e full-field strain could be obtained effectively，an d the m e t h o d w ould guide a nd modify the design of shell structures. K e y words Shell Digital Speckle Correlation technique Me a s u r e m e n t
Sx B y
)是 在 2 0 世 纪 8 0 年代被提出的光力
学测量技术， 通过对变形前后结构表面的两幅散斑 图进行相关处理来实现结构变形场的测量[1]， 具有 非接触、 全场测量、 高测 量 灵 敏 度 、 物体表面局部精 细化、 高精度的特点， 可以弥补传统测量方法在结构 件变形较大、 材质较软、 间隙测量、 结构件尺寸小、 应 力集中等方面的不足[2, 3]。 光学测量系统具备以下测量能力： 1) 实现物体表面全场、 非接触、 大变形测量； 2) 实现物体表面局部精细化、 高精度的测量； 3) 实现大结构件空间点三维坐标测量。 近年来， 随着D
2017年 1 2 月 第 37卷 第 6 期
宇航计测技术
Journal o! Astronautic Metrology and Measurement
Dec .,2017 Vol.37,N o .6
文章编号 =1000-7202(2017) 06-0035-03
D 01 :10.12060/j. issn.1000-7202.2017.06.07