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数字图像相关法在混凝土疲劳实验中的应用

数字图像相关法在混凝土疲劳实验中的应用. 徐振斌 孙伟 郭丽萍 何小元 2006.5.27 东南大学工程力学系 南京 210096. 内容提要. ★ 1 引言 ★ 2 基本原理 ★ 3 实验过程 ★ 4 结果与分析 ★ 5 小结. 1 引言.

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数字图像相关法在混凝土疲劳实验中的应用

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Presentation Transcript

  1. 数字图像相关法在混凝土疲劳实验中的应用 徐振斌 孙伟 郭丽萍 何小元 2006.5.27 东南大学工程力学系 南京 210096

  2. 内容提要 ★1 引言 ★2 基本原理 ★3 实验过程 ★4 结果与分析 ★5小结

  3. 1 引言 ★混凝土是一种多相的复合材料,其在疲劳荷载作用下断裂机理、宏观裂缝的扩展过程非常复杂。混凝土的疲劳是指在交变荷载作用下混凝土内部不断变化的过程。由于混凝土内部存在局部缺陷或不均质, 荷载作用下在该处发生应力集中而出现微裂隙, 应力的反复作用使微裂隙逐步扩展, 从而不断减少有效的承受应力的面积, 终于在反复作用一定次数后导致破坏。 ★影响混凝土疲劳性能的因素很多，除了组成材料的特性、混凝土的配合比、龄期及环境条件外，更重要的是应力状态（最大应力、最小应力和应力幅度）、荷载循环特征、加载频率和试验条件等。

  4. 2 基本原理 ★数字图像相关方法（DICM）是一种非接触式、量程大、精度高、测量全场位移和应变的测试方法,该方法是现代图像处理技术与光测力学相结合的产物。 ★数字图像相关方法通过CCD摄象机记录被测物体变形前后的两幅散斑图, 经模数转换得到两个数字灰度场, 对两个数字灰度场做相关运算,找到相关系数极值点，从而得到物体的位移、应变等信息。

  5. ★相关公式： ★物体变形前后图像

  6. 3.实验过程 ★3.1实验装置 ★1试件 100mmx100mmx600mm；水泥：砂子： 石子：水＝1.00：1.73：3.01：0.52；C50 ★2加载系统 MTS疲劳机；四点弯曲正弦等幅加载； 应力水平：0.75；最大荷载：17.75KN 最小荷载：1.775KN, 频率：10HZ ★3图像采集系统 高速摄像机（125帧/s) 图像采集与处理设备（计算机） 白光光源、三脚架

  7. ★3.2实验步骤 ★1人工制斑 ★2贴应变片 ★3调焦、标定（标定系数0.21mm/pixel） ★4加载、采集图像

  8. 4.实验结果和分析 y 采集的图像及计算区域 x A B C D E 加载前的样本图像 第一次出现裂缝时 返回11页

  9. ★开裂前后的y方向位移场 裂缝出现前一时刻 第一次出现裂缝时

  10. ★开裂前一时刻x方向的应变场

  11. ★开裂前一个周期的y向位移（128927次） 转到8页

  12. 疲劳53670次最大荷载时x方向的位移场、应变场 应变场 位移场

  13. ★ DICM与电测的比较（16430次）

  14. 5.小结 ★本次试验测量的结果和理论分析、电测的结果基本吻合，说明数字图像相关方法计算混凝土疲劳过程中位移、应变的可行性。可以有效的测量混凝土试件在疲劳荷载下各个阶段的位移、应变分布，为混凝土疲劳性能的研究提供了大量的实验数据。 ★由于数字图像相关方法是基于变形前后两幅图像的相关性的计算，外部环境（如光源、振动、噪声等）使得噪音引入散斑图, 给相关测量的精度带来影响。因此要尽量减少外部噪音的影响,同时采取有效的滤波手段。 ★实验中仍存在着一定的问题，有待以后进一步探讨和改进。

  15. 谢谢大家！

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