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新拓三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)在混凝土行業(yè)的應(yīng)用案例
閱讀：76 發(fā)布時(shí)間：2022-8-11混凝土是世界上用量、使用泛的建筑材料之一，作為一種多相的復(fù)合材料，其破壞機(jī)理和破壞形態(tài)一直是力學(xué)、材料學(xué)和工程技術(shù)界所共同關(guān)注的課題。
三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)，可用于掃描混凝土斷口形貌，分析斷裂能參量和斷裂損傷性能；分析混凝土負(fù)載下的裂紋演化和破壞過程，探索混凝土抗壓縮和抗劈裂性能，為提升混凝土的相關(guān)載荷性能提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
混凝土斷裂力學(xué)性能測(cè)試
混凝土斷裂試件斷口蘊(yùn)涵著豐富的力學(xué)信息，而傳統(tǒng)的歐幾里得幾何難以對(duì)復(fù)雜的斷口形貌進(jìn)行描述。三維掃描技術(shù)可以很好的解決這個(gè)問題，通過引入分形幾何理論對(duì)斷口三維形貌進(jìn)行研究，結(jié)合宏觀的斷裂能參量進(jìn)行數(shù)值分析。
通過新拓三維XTOM藍(lán)光三維掃描儀，掃描了解混凝土斷裂損傷性能，斷裂面分形特征，從而找到混凝土斷裂微觀現(xiàn)象與宏觀力學(xué)量聯(lián)系的橋梁，為實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)、評(píng)估及壽命預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)，具有重要的理論研究價(jià)值及現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
斷裂后混泥土結(jié)構(gòu)斷口形貌
三維掃描采集數(shù)據(jù)
斷口三維形貌掃描數(shù)據(jù)
纖維混凝土壓縮測(cè)試
XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)配置25mm鏡頭，加載試驗(yàn)機(jī)對(duì)纖維混凝土試樣進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮，壓縮載荷的加載速率一定數(shù)值加大。當(dāng)壓縮載荷達(dá)到一定倍數(shù)，進(jìn)行圖像采集，作為各級(jí)載荷時(shí)的目標(biāo)圖像。圖像采集完成后繼續(xù)加載，直到試樣碎裂破壞，圖像同步采集完成。
取變形前后圖像中各點(diǎn)的灰度值進(jìn)行局部相關(guān)度的運(yùn)算，當(dāng)點(diǎn)位移值到極值時(shí)通過確定目標(biāo)圖上的位置，得到位移場(chǎng)，并采用相關(guān)系數(shù)的曲面擬合法來達(dá)到亞像素的位移測(cè)量精度，通過位移場(chǎng)擬合的方法得到應(yīng)變分布。
壓縮橫向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點(diǎn)數(shù)據(jù)
壓縮縱向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點(diǎn)數(shù)據(jù)
壓縮橫向及縱向變化率曲線
加纖維混凝土劈裂測(cè)試
采用XTDIC非接觸應(yīng)變測(cè)量，對(duì)加纖維混凝土在劈裂載荷下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，XTDIC系統(tǒng)軟件對(duì)試件水平方向位移和應(yīng)變進(jìn)行分析，研究試樣在破壞前、初始破壞以及*破壞三個(gè)階段的位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)，分析在劈拉過程中混凝土表面裂縫的變化。
劈裂橫向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點(diǎn)數(shù)據(jù)
劈裂縱向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點(diǎn)數(shù)據(jù)
劈裂橫向及縱向變化率曲線
加纖維水泥試塊測(cè)試
在加載試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行劈-拉加載過程中，XTDIC系統(tǒng)CCD工業(yè)相機(jī)對(duì)試件在劈裂全程進(jìn)行圖像的采集和儲(chǔ)存，在混凝土試件*破壞后完成采集，XTDIC系統(tǒng)對(duì)全過程變形及裂縫圖像進(jìn)行處理，并分析橫向位移和應(yīng)變。
劈裂橫向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點(diǎn)數(shù)據(jù)
劈裂縱向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點(diǎn)數(shù)據(jù)
壓縮橫向及縱向變化率曲線
現(xiàn)代工程對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和跨度等要求越來越高，但是原來的混凝土在抗拉強(qiáng)度、韌性方面的不足也日益凸顯。工程科研人員不斷致力于改善混凝土性能，希望質(zhì)量更輕，強(qiáng)度更高，延性更大，耐長久性更長等，從而進(jìn)一步擴(kuò)展混凝土的使用領(lǐng)域。
采用三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)，分析復(fù)雜的斷口形貌和斷裂面分形特征，以壓縮、劈裂實(shí)驗(yàn)分析混凝土的受力及碎裂方式的區(qū)別，分析改性混凝土試塊在劈裂及壓縮試驗(yàn)時(shí)，呈現(xiàn)出的優(yōu)異力學(xué)性能及韌性條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可結(jié)合有限元分析，為新型纖維混凝土材料在工程中的實(shí)際應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。