混凝土楔入劈拉破坏的数字图像相关方法研究

通过无损检测的光学测量方法——数字图像相关方法(DIC),对楔入劈拉试验过程中的混凝土进行了表面应变变化过程的测量。采用高分辨率摄像机进行试件表面图像的采集,通过数字图像相关方法对图片进行后处理,计算出试件表面每一点的应变量。通过对应变云图的分析,研究了混凝土在楔入劈拉试验过程中的裂纹扩展。结果表明,混凝土微裂纹往往出现在砂浆和骨料的边界处,并由此发展,此方法可以预判混凝土试件的破坏位置,可以用于结构监测和检测。     

颗粒材料平面剪切实验与剪切带相关研究

根据流体动力学中库爱特流流动的特点,设计了一种新型颗粒材料平面剪切实验装置,并采用数字图像相关方法(DIC)分析了颗粒材料剪切带的形成过程。结果表明:1该实验装置结合DIC方法可以观测到剪切带的形成过程;2剪切开始时,颗粒孔隙率发生变化,颗粒重新分布,形成了漩涡状剪应变区域,随着剪切的进行,剪应变逐渐增大,带状、漩涡状应变区域半径逐渐减小乃至消失,最终融合形成了一条连续的贯穿整个颗粒面的曲线带状区域,即为剪切带;3剪切带位置处于整个颗粒面上部1/4处,其分布区域宽度是颗粒最小粒径的9~12倍,最大粒径的3~4倍,剪切带平均厚度为分布区域宽度的1/2;4对比不同压强下的剪切实验结果,可以发现剪切带最终形成位置变化不大,压强对剪切带的形成位置影响较小,而剪切带处的剪应变大小与剪切带形成位置有关,剪切位置越深,剪应变越大。     

基于机器视觉和数字图像相关技术的混凝土损伤演化研究

提出一种在试件损伤过程中,以数字图像方法所得应变场为基础,采用机器视觉识别快速获得对应损伤状态下试件表面裂缝分布的裂缝自动识别检测（Automated Crack Detection and Measurement,ACDM）方法. 采用三点弯曲试验,以夹式位移计测量裂缝口张开位移（Crack Mouth Opening Displacement,CMOD）作为参考用真实值,对ACDM的精度进行分析. 结果显示,CMOD小于0.05 mm时,ACDM识别的误差小于0.01 mm,ACDM方法可用于分析微裂缝尺度的混凝土损伤情况. 通过3组不同强度混凝土立方体试件的压缩试验,采用ACDM方法所得裂缝面积直接表征损伤指标来反映试件的损伤演化情况. 结果表明,在宏观裂缝出现之前,在不同损伤阶段下由ACDM方法所得损伤指标,对应数值变化均大于10-3,与目前表征损伤应变场的不均匀性变异系数（Cv）相比更为灵敏和准确.     

基于数字图像相关法的混凝土全场变形测量

为了解决混凝土构件实验中大刚体位移、低应变的变形特点使常用测量技术难以胜任实验测试要求的问题,采用提高数字图像相关法(DIC)形函数阶次和选择合适的相关函数以提高图像位移模式识别的精度;结合DIC位移识别精度分析了刚体位移对变形分析的不利影响,根据双点位移识别转动角度和受力变形特点提出了刚体位移消除方法;根据混凝土构件的力学变形特性提出了由位移场求解应变分布的方法,并进行了实测验证.数字模拟试验表明,改进后的数字图像相关法能很好地消除刚体位移的影响和提高测量分析精度,实测验证实验结果也能够很好地解释构件的受力变形分布特征.与目前常用的离散、接触式测量技术相比,针对混凝土构件实验特点进行改进后的数字图像相关法能够更好地适应工程实验测试的要求.     

温度对新旧混凝土粘结面剪切变形的影响

通过大量新旧混凝土粘结试件在高温后的剪切试验,研究了温度(常温到900℃)、冷却方式和粗糙度等主要因素对新旧混凝土粘结面剪切变形的影响,给出了相应的粘结面剪切滑移曲线,阐明了影响机理;为新旧混凝土粘结的数值模拟计算提供了参考。     

基于数字图像相关的力学测试系统设计与应用

针对电测方法需在试件表面粘贴应变片及单点测量局限,将数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)引入到材料力学性能测试分析中。设计二维DIC系统,并将其应用于三点弯曲沥青混凝土梁的变形和应变全场测试。根据应变云图,可以直观地观察到弯曲正应变沿梁横截面线性分布的特点。实验结果表明,DIC方法可以实现变形和应变分布的全场非接触和准确测量,可为土木工程试验提供可靠的测试手段。     

基于智能手机和数字图像相关的模型实验变形场测量标点法

为提高模型实验位移测量精度和效率,通过智能手机作为图像采集工具,结合数字图像相关技术获取不同载荷状态下附着于被测体表面标点的位移。基于标点法的基本原理引入刚体运动补偿法进行误差校正以提高测量精度,同时通过实验验证了标点法的可靠性。将标点法应用于相似材料模型实验变形场量测中,在模型表面设置自行研制的数字图像相关技术(digital image correlation, DIC)和全站仪两用标点,利用标点法获取岩层位移,并使用全站仪和百分表同步量测,验证其有效性。结果表明:通过刚体运动补偿法进行误差校正,标点法具有与商业测试系统相当的精度;标点法所测得岩层变化均与实际情况一致,该方法测量结果与百分表的测量结果最大相对偏差为6.1%,与全站仪最大相对偏差为5.7%,满足模型实验测量的精度要求。研究成果为进一步研究覆岩变形和动态沉陷规律提供了新的监测手段。     

基于数字图像的混凝土桥梁裂缝检测技术

应用visual C++6.0语言编制程序,研究了基于数字图像的桥梁裂缝检测方法,深入分析评价了图像灰度化、棋盘格角点求解像素率、滤波除噪、边缘检测等图像处理算法,实现了基于视频(或图像)的桥梁裂缝宽度计算和软件系统,并用15幅桥梁裂缝图像验证了其裂缝检测精度.结果表明:本文提出的裂缝识别方法能较好地用于钢筋混凝土桥梁和B类预应力混凝土桥梁的裂缝检测,当裂缝宽度大于0.3 mm时,图像计算出的裂缝宽度值与实测值非常接近,相对误差在6％以内;当裂缝宽度为0.2～0.3mm时,相对误差在10％以内.     

浅谈钢与混凝土组合梁的剪切破坏机理

钢-砼组合梁是利用钢材宜受拉,混凝土宜受压的特点,将两种材料通过连接件组合成为整体而共同发挥作用的一种新型结构。鉴于对组合粱在复合受力情况下的截面抗剪承载力的研究很少．本文主要分析了混凝土组合梁的剪切破坏机理。     

爆炸容器动态响应的三维数字图像相关方法实验研究

通过实验测量手段研究爆炸容器的动态响应和振动特性. 通过使用3D-DIC方法获取爆炸容器在不同炸药药量情况下工作过程中的变形场信息,对容器封头和侧壁中环面的测量结果进行频谱分析得到了两个部位的主要频率,确定了爆炸罐的振动频谱分布情况. 结合有限元模拟方法,使用ANSYS软件模态分析模块建立容器的有限元模型,得到了容器各阶振动模态的固有频率,与DIC结果对比确定了爆炸罐的主要振动模态和振型,证明了本方法在研究容器振动领域的可行性和可靠性.     

考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13％、19％、25％)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力30、60、90 kPa条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标.试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19％附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面黏聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势.粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15％～20％,接触面粗糙系数位于16～18时,接触面剪切强度达到峰值.     

基于数字照相的砂土剪切变形模式的试验研究

利用自行研制的数字照相量测软件包Photolnfor和自行设计的大型剪切试验装置，在不同围压下，对砂土的剪切变形模式以及土体变形局部化的发生、发展和演变过程进行了全面观测．结果表明：砂土变形区域呈纺锤型，由多条曲线形大变形带和带间小变形区组成，不同围压下的剪切变形模式基本相近；土体最终形成的剪切带与初期发生的局部变形带并不完全重合；土体剪切变形可分为初期全域快速弹性变形、中期局部区域塑性变形与后期剪切带内集中塑性变形三个阶段．     

混凝土损伤应变与微裂纹的实验研究

采用数字图像相关方法测量了混凝土表面损伤应变场。基于该应变场分析得到了肉眼不可见微裂纹的准确位置,并研究了混凝土立方体在单轴压缩的情况下,平均损伤应变与平均裂纹宽度的相关性。研究结果说明基于数字图像相关的混凝土表面微裂缝的定位方法是可行的。宽度小于0.1 mm微裂缝与平均损伤应变呈线性变化的关系。研究结果可用于判断混凝土微裂缝的位置、发展程度,为进行科学有效的控制或修补,提高结构安全性提供参考。     

利用数字图像相关求三维数字表面的一种方法

本文讨论应用数字图像处理技术求解三维数字表面的问题,特别是积矩数字图像相关与边缘线相关相结合,提供了一个求解不连续表面的有效方法。为了获得更精确、可靠的三维数字表面,应用了多张像片的数字相关,最后给出了试验像片的数字处理实例。     

砾砂与混凝土管界面剪切力学特性试验

基于数字图像相关技术,通过自主研制的可视化直剪容器,对砾砂与混凝土管接触面在常法向应力作用下的剪切力学特性进行较系统的试验研究.试验结果表明:砾砂-混凝土管界面初始剪切模量随法向应力的增大而增大;D_r=0.8的砾砂土样与混凝土接触面的摩擦系数较D_r=0.4时增大约17.5%,相对密实度每增大0.2,摩擦角平均增大2°;砾砂-混凝土接触面的剪应力-剪切位移曲线软化程度随法向应力增大逐渐减小,硬化程度逐渐明显;土体剪切位移随着与接触面距离的增加而增大,剪切变形主要发生在剪切错动带内,剪切错动带厚度约为3D₅₀.     

数字图像处理技术在混凝土渗流分析中的应用

采用图像数字化处理技术来反映混凝土内部的砂浆、骨料的分布情况,根据生成的数字图像文件,结合数值分析方法,基于Comsol耦合分析程序,可以得到混凝土材料的非稳定渗流过程.数值分析结果表明,该方法是可行且有效的,能反映混凝土非均质材料的真实物理过程.     

一种改进的数字图像亚像素位移测量算法

在三次曲面拟合法的基础上,提出了一种改进的亚像素位移求解算法。针对该算法中影响亚像素位移定位精度的两个因素进行分析,找出了最佳的拟合距离及合适的计算窗口子区。并用计算机生成的模拟散斑图,对该算法与常规的三次曲面拟合法针对计算精度、抗噪性能及效率进行了比较。试验结果表明,该算法相比一般的三次曲面拟合法,在计算时间增加较少的基础上,计算误差与抗噪性在一定范围内得到明显的改善。