Page 61 - 无损检测2025年第二期

纪旻祎，等：

基于数字图像相关跟踪技术的风机叶片运行状态检测

将预制备的8个散斑区域设置为DIC-Tracking
的追踪区，如图7（b） 所示，其中区域1，2，3，4沿叶
片对称轴心布置，1 r ，2 r ，3 r ，4 r 沿叶片右边缘布置。使
用DIC-Tracking算法对叶片进行追踪，得到15 s（5个
旋转周期）内各区域在x轴上的运动轨迹，其结果如
图8（a） 所示。
由图8（a）可知，在裂纹与叶根之间的追踪区域
（区域1，2，1 r ，2 r ）的运动轨迹对称性较好，与无裂纹
叶片运动轨迹基本重合；在裂纹和叶尖之间的ROI
图 7 叶片裂纹扩展检测模型 区域（区域3，4）的运动轨迹对称性较差，交点出现
纹扩展的方向，图中将裂纹设置在距离轴心85 mm 偏移。随着叶片的旋转，裂纹逐渐扩展，ROI区域4 r
位置。为了模拟叶片裂纹萌生并扩展的过程，试验 和4、区域3 r 和3的位移轨迹距离越来越大，与裂纹
中并未拧紧紧固螺栓，而可以使得裂纹开口在叶片 位置及裂纹扩展规律相符。在5个周期内各追踪区
旋转过程中能够以紧固螺栓为轴心发生扩展。 域距轴心距离的DIC-Tracking测量结果如表5所示。

图 8 裂纹扩展时追踪区域轨迹与半径演化曲线
表5 裂纹扩展时各追踪区域距轴心距离的DIC-Tracking检测结果 mm
追踪区域
旋转周期
4 3 2 1
4 r 3 r 2 r 1 r
1 115.06 95.04 75.03 55.07 115.01 95.02 75.01 55.04
2 116.02 96.32 75.07 55.04 115.61 95.77 75.02 55.01
3 117.76 97.65 74.96 54.97 116.65 96.98 74.93 54.94
4 120.34 99.14 74.99 54.99 118.24 98.54 74.95 54.96
5 123.89 101.93 75.02 55.01 121.03 100.41 74.98 54.98
将各追踪区域距轴心的距离数据相连，绘制的
追踪区域半径演化曲线如图8（b）所示，可见，随着
叶片旋转，裂纹逐渐扩展，右侧散斑区域4 r 、3 r 位移
变化量大于中心散斑区域4、3位移变化量，由此可
知裂纹由叶片右侧向叶片中心发生了扩展，且裂纹
位于95 mm和75 mm两散斑区域之间， 与实际相符。
3.5 叶片大变形检测
随着裂纹的扩展，叶片将产生大变形，为对其大
变形进行检测，文章设计了一个可调节裂纹宽度的
叶片模型，其人工裂纹位置如图9所示。裂纹在距 图 9 叶片人工裂纹位置示意
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2025 年 第 47 卷 第 2 期
无损检测