金属结构在建筑、桥梁、工程机械、船舶等领域应用十分广泛,其安全性与可靠性直接关系到人类的生命安全。对金属结构进行实时应力监测,能有效地评估结构的安全性,在结构发生失效前发出警告。本文尝试建立一种新的方法：基于计算机图像测量与有限元计算结合,通过摄像获取结构上测量点的位移数据,作为有限元初位移条件输入至对应的有限元模型中,经过计算得到结构的整体应力云图,实现应力实时监测。总体刚度矩阵对结构的物理性质进行了精确刻画,总体刚度方程的解反映了结构在载荷作用下的响应。本文通过理论推导发现：(1)节点载荷与节点位移存在等效关系,这表明利用节点位移替代与之等效的节点力不会影响总体刚度方程的解,而节点位移可以由图像测量得到；(2)实现应力监测仅需要测量节点力不为0的节点位移。基于上述技术路线与理论推导,本文利用VC++开发平台调用ANSYS软件,通过图像处理算法获取测量点的变形量,输入至ANSYS中得到结构的实时应力分布,快速实现了上述方法。该监测方法具有如下创新点：1)实现结构的非接触式应力监测,可适用于一些特殊的场合；2)可获取结构的整体应力分布云图,包括结构内部的应力信息(应变电阻式测量只能获取结构表面上的点应力数据)；3)能考虑到结构自重的影响；4)结果不受温度变化的影响；5)可以测量结构的变形。本文对该监测方法进行了实验研究,实验结果表明在实验条件下该监测方法具有较高的精度和一定的监测实时性。本文涉及到结构参数化建模、软件接口、图像处理等方面的内容,对于这些内容,也给出了一些具有创新性的技术方法,具有一定的参考意义。