Digital image correlation for identification of vibration modes

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorBossuyt, Sven
dc.contributor.authorPuustinen, Olli
dc.contributor.departmentKoneenrakennustekniikan laitosfi
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Engineeringen
dc.contributor.supervisorHänninen, Hannu
dc.date.accessioned2020-12-28T10:32:30Z
dc.date.available2020-12-28T10:32:30Z
dc.date.issued2012
dc.description.abstractDigital image correlation (DIC) is a non-contact optical measuring method for displacement and strain measurements. DIC uses visual information from an object to calculate strains and displacements on the surface of a specimen. With DIC it is possible to perform 2D or 3D measurements. A single camera is used to measure 2D in-plane deformation. 3D stereo-vision system uses two or more cameras to measure 3D surface displacements on curved or planar specimens. In a forward problem, analytical or numerical solutions are for example found for differential equations with known initial conditions, boundary conditions and known constants in the equation. So a forward problem can be described as problem where both the system and the input are known and only the response is unknown. The inverse problem, on the other hand, is a problem where something about the system or the input is unknown, but that can be solved by using measured response information. In this thesis the unknown vibration parameters are calculated from the measured response of the vibrating plate. The object of this thesis is to investigate the suitability of digital image correlation for the applications in mechanical engineering and especially for the vibration identification. In the experimental part static and dynamic strain and displacement measurements are performed with La Vision StrainMaster Digital Image Correlation system. In the static part the deformation of the tensile test specimen and the thin plate is imaged and measured and displacements and strains are calculated. The dynamic part includes the imaging of the vibration of the thin plate and the inverse calculation of the natural frequencies and the mode shapes of the plate.en
dc.description.abstractTämän diplomityön ensimmäinen osa käsittelee digitaalista kuvakorrelaatiota ja sen avulla tehtyjä mittauksia. Digitaalinen kuvakorrelaatio (DIC) on optinen mittausmenetelmä siirtymien ja venymien mittaamiseen. DIC käyttää kuvattavan kohteen visuaalista informaatiota, toisin sanoen kohteen pinnan mallia hyväkseen laskiessaan pinnan muodonmuutoksia. Digitaalisen kuvakorrelaation avulla on mahdollista suorittaa 2D tai 3D mittauksia. 2D menetelmällä voidaan mitata kappaleen pinnan tasossa tapahtuvia muodonmuutoksia, kun taas 3D menetelmällä on mahdollista mitata tasomaisien ja käyrien pintojen kolmiulotteiset muodonmuutokset. 2D mittaukset suoritetaan käyttämällä yhtä kameraa, kun taas 3D mittauksiin käytetään kahta tai useampaa kameraa. Diplomityön toinen osa käsittelee värähtelyn mittaamista ja värähtelymuotojen laskemista käänteisesti käyttäen avuksi DIC dataa. Suorassa ongelmassa esimerkiksi differentiaaliyhtälön analyyttinen tai numeerinen ratkaisu löydetään käyttämällä hyväksi alkuarvoja, reunaehtoja ja tunnettuja vakioita. Suoran ongelman voi kuvata ongelmaksi, jossa niin sanottu sisääntulo on tunnettu ja ainoastaan ulostulo on tuntematon. Käänteinen ongelma on toisaalta ongelma, jossa ulostuloa mitataan ja sen avulla ratkaistaan sisääntulon tuntemattomia parametreja. Tässä diplomityössä mitataan levyn värähtelystä aiheutuvia siirtymiä ja tämän datan avulla ratkaistaan käänteisesti tuntemattomia värähtelyparametreja. Tämän työn tarkoitus oli tutkia digitaalisen kuvakorrelaation soveltuvuutta konetekniikan sovelluksiin ja erityisesti soveltuvuutta värähtelyn mittaamiseen. Kokeellisessa osuudessa La Vision Strain Master DIC laitteistolla suoritetaan staattiset ja dynaamiset mittaukset. Staattisissa mittauksissa suoritetaan yksinkertaisen vetokokeen mittaus sekä mitataan ohuen levyn staattista taipumista. Mittausten avulla ratkaistaan koekappaleiden pinnan kolmiulotteiset muodonmuutokset ja venymät. Dynaamisessa osassa mitataan ohuen suorakaiteen muotoisen levyn värähtelyä ja määritetään käänteisesti levyn värähtelyn ensimmäiset ominaistaajuudet ja värähtelymuodot.fi
dc.format.extent80 + [5]
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/100382
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-2020122859213
dc.language.isoenen
dc.programme.majorKoneenrakennuksen materiaalitekniikkafi
dc.programme.mcodeKon-67fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordinverse methodsen
dc.subject.keywordkäänteinen mittausfi
dc.subject.keyworddigital image correlationen
dc.subject.keywordoptiset menetelmätfi
dc.subject.keywordvibrationen
dc.subject.keywordvenymän mittausfi
dc.subject.keywordoptical methodsen
dc.subject.keywordvärähtelyfi
dc.subject.keyworddigitaalinen kuvakorrelaatiofi
dc.titleDigital image correlation for identification of vibration modesen
dc.titleVärähtelymuotojen määrittäminen digitaalisen kuvakorrelaation avullafi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotPro gradu -tutkielmafi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.idinssi45675
local.aalto.openaccessno
Files