在土木工程材料與結構力學領域,如何提升工程結構的綜合性能一直是行業(yè)關注的重點。測量技術對于土木工程領域內大量的結構分析和材料性能測試具有重要意義。DIC(數字圖像相關)技術不同于傳統(tǒng)單點式測量方式,以其非接觸、全場測量、高精度等優(yōu)點,在土木工程領域應用廣泛。
新拓三維XTDIC三維全場變形測量系統(tǒng),基于數字圖像相關法(DIC)技術,具有非接觸、高精度、全場測量等優(yōu)點,可替代傳統(tǒng)測量方法,應用于混凝土/巖石試樣的壓縮、彎曲、拉伸、劈裂等力學性能試驗中。
混凝土柱壓縮360°測量
為了滿足試件表面圓柱體曲率的360°全周測量需求,采用DIC多測量頭方案,四個面共架設4組測量頭,通過攝影測量技術將全局點坐標進行統(tǒng)一,以實現覆蓋立柱體的 360°以及大視場范圍的測量。
DIC系統(tǒng)四測頭360°觀測混凝土柱體
彈性階段-DIC位移場分析
XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)按一定像素間隔對試件感興趣區(qū)域(ROI)進行網格劃分,對劃分出的各目標點進行DIC計算,輸出全場位移場數據。
360度測量3D位移場
裂紋擴展破壞階段-DIC位移場分析
裂紋擴展破壞階段-位移場分析
裂紋擴展破壞階段-應變場分析
混凝土梁三點彎曲測試
通過三點彎曲加載,對大型混凝土梁抗彎性能進行測試,采用新拓三維DIC三維全場應變測量系統(tǒng),獲取位移場、應變場,以及裂紋萌生、擴展演化的趨勢。
新拓三維DIC三維光學應變測量系統(tǒng),對大型混凝土梁三點彎曲加載過程進行圖像采集, DIC軟件分析計算每個加載階段結束后對應云圖和實物對比云圖。
930MPa階段應變場
2115MPa階段應變場
巖石力學性能測試
新拓三維XTDIC三維光學應變測量系統(tǒng),已廣泛應用于建筑工程材料測試,巖石壓縮測試、巖石劈裂測試、巖石裂紋擴展測試等,獲取巖石破壞演化過程的應變和位移數據,為土木工程結構安全評估提供數據支撐。
巖石壓縮應變測量
采用XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng),搭配高速相機,以5000幀的非接觸采集頻率方式監(jiān)測圓柱體巖石樣本,同時進行壓縮實驗。在加載過程中,采用黑白點陣跟蹤樣本的變形。XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)用于不同載荷條件下巖石損害過程的圖像處理、可視化和分析。
DIC技術分析其損傷應變場分布,壓縮過程中其表面損傷應變較大的區(qū)域萌生出微裂紋,并且最終擴展成宏觀主裂紋,其表面損傷應變較大的區(qū)域出現失穩(wěn),損傷應變場可用于分析巖石材料的損傷演化行為。
巖石壓縮加載位移場
三維區(qū)域XYZ方向合位移云圖
測量位置如上圖所示,分析其表面點點之間距離變化,分析其受壓時參數如下圖:
豎向點點距離長度曲線
豎向點點距離相對變化曲線
橫向向點點距離長度曲線
橫向點點距離相對變化曲線
巖石巴西劈裂DIC測試應用
巖石巴西劈裂測試中,XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)搭配高速攝像機,高速拍攝巖石破壞過程圖像,結合DIC軟件分析可生成的載荷下定量全場應變圖(拉伸、壓縮和剪切),展示巖石破壞過程和應變演化過程。
高速相機采集巖石劈裂破壞過程圖像
通過DIC軟件分析發(fā)現,巖石材料劈裂過程中X/Y方向最大主應變,裂紋變化趨勢明顯,通過色譜圖分析最大應變區(qū)域,分析裂紋演化以及具體數值。
巖石單軸壓縮DIC測試
采用XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)搭配高速攝像機,以5000幀的非接觸采集頻率方式對試驗過程開展全場應變觀測,對比分析巖石試樣的宏觀力學參數、空間應變場演化規(guī)律與破壞模式。
XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)用于試驗機載荷條件下巖石壓縮破壞過程的圖像處理、可視化和分析。
巖石壓縮三維區(qū)域XYZ方向合位移云圖
巖石壓縮加載應變場云圖