随着航空航天的日益发展,越来越多的人选择飞机出行,并且无人机也在军事、救援以及农业等方面应用越来越广泛。飞机机翼受本身机械结构以及恶劣天气的影响在飞行过程中容易发生变形。飞机机翼的变形影响机载天线的电性能和机载武器的命中精度,干扰飞机的正常航行,甚至产生不安全隐患。因此实时监测机翼变形,掌握机翼的工作状态,保证飞机正常航行是十分必要的。然而传统的非接触摄影测量方法存在测量装置安装、标定困难等问题,使得在航行过程中准确测量机翼变形十分困难。本文重点研究了接触式的基于应变信息的逆有限元形变测量方法,引入图形可视化到变形监测领域,开发了板梁结构形变监测可视化系统软件,实现对于机翼变形的可视化监测。具体内容如下:(1)针对板梁结构变形测量与重构的问题,推导了逆有限元理论并且通过仿真和实验验证理论可行性。首先基于铁木辛柯梁理论,根据截面理论应变和实际应变的最小二乘关系,推导了表面应变和结构位移的关系;然后在悬臂梁受集中载荷或者分布载荷下,选取不同应变测量位置验证逆有限元法(IFEM)变形重构的效果;最后验证IFEM对于桁架和框架模型的可行性。(2)针对板梁结构的变形监测的问题,设计了板梁结构变形监测可视化系统并研究了系统的关键技术。首先设计形变监测可视化系统,包括形变监测的硬件系统和系统软件两个部分;其次基于FBG光纤光栅传感器的测量原理搭建了高精度、稳定性好的形变监测硬件系统,主要包括FBG传感网络和光纤光栅解调仪两个部分;然后详细分析变形可视化系统软件的需求,并设计软件的整体框架和功能模块;最后研究了变形可视化监测系统软件中的关键技术,包括MFC框架、网络套接字和VTK可视化技术。(3)根据软件的整体框架和设计的功能模块,开发了板梁结构形变可视化监测系统软件。首先基于MFC的文档视图框架、VTK可视化工具以及VS2013集成开发平台,设计软件的前端界面和后台框架;然后主要开发了解调仪通信模块、形变重构模块以及图形显示变形模块,实现了测量点应变数据的实时获取、动态显示结构变形、重要点位移数据实时显示以及不同视角的观察结构变形四个功能;最后与监测机翼模型变形的硬件系统进行了联调测试,测试结果表明可视化监测软件不仅可以直观显示机翼的变形,而且各种功能运行良好,能够达到直观、准确、高效监测机翼变形的目的。形变监测可视化系统软件可以用于变形测量与重构的实验研究中,提高研究的效率。该软件的开发也为未来变形监测可视化系统软件的开发提供了开发经验。