边界条件对混凝土四点剪切 散斑试验结果影响的研究

 用CCD摄像机对单边预制缺口和双边预制缺口混凝土梁分别在滑动支座和铰支座2种边界条件下,在四点剪切加载方式下的破坏过程进行全过程记录。从采集到的连续散斑图中可以清楚地看到混凝土试件不同的裂纹扩展过程和最终破坏形态。用数字散斑相关方法(DSCM)处理采集后的散斑图,得到混凝土梁表面在破坏过程中的水平方向位移场、竖直方向位移场、水平方向应变场、竖直方向应变场及剪应变场。从采集到的散斑图中,间隔一定时间挑选若干张图片与变形前的散斑图片进行运算处理,得到若干个位移场、应变场,将这些位移场和应变场按照时间顺序排列,得到试件在破坏过程中各场的演化过程。将各个场在试件开始破裂处的值进行对比,发现水平方向和竖直方向的位移值大小相近,应变值也处于同一数量级。结果表明预制缺口的附近并不是一个剪应力占主要地位的区域。试验表明,即使使用了滑动支座,支座处的摩擦力也没有被减小到一定的程度。因此,要使混凝土的四点剪切试验更接近于理想状态,一定要对支座处进行仔细处理。     

数字散斑相关方法测定岩石I型应力强度因子

提出一种通过数字散斑相关方法测定岩石I型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。采用数字散斑相关方法观测三点弯曲加载条件下,含I型预制裂纹的花岗岩半圆盘试件裂尖区域的位移场,采用牛顿–辛普森方法求解含未知参量的非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子。研究结果表明,采用该方法可以准确测定岩石I型应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,揭示岩石断裂及裂纹扩展的演化特征。该方法解决以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法计算岩石断裂参数的难题。     

混凝土硬化变形特征与破坏规律相关性实验研究

通过CCD相机搭建试验的数据采集系统,以数字散斑相关方法对试验中采集的散斑图像数据进行分析,研究混凝土试件硬化过程中试件表面变形场演化特征及其对后期受载破坏规律的影响。试验结果表明:(1)混凝土硬化变形时空演化表现为变形缓慢增加、变形快速增加、变形稳定3个阶段特征;混凝土硬化变形时空演化过程是一个从拉、压区域不断调整到最终稳定的动态过程,调整过程中在受拉区形成损伤集中区;混凝土硬化变形场空间演化特征表现为由不均匀分布演化为拉、压应变区域呈条状相间的分布状态。(2)受载过程中裂纹在硬化变形受拉较大的区域开始发育,随着荷载的增加裂纹沿着硬化过程中形成的条状受拉区域扩展成宏观裂纹且试件表面裂纹具有等距分布特征。     

掺抗裂硅质防水剂对水泥水化的影响研究

通过CCD相机搭建试验的数据采集系统,以数字散斑相关方法对试验中采集的散斑图像数据进行分析,研究混凝土试件硬化过程中试件表面变形场演化特征及其对后期受载破坏规律的影响。试验结果表明:混凝土硬化变形时空演化表现为变形缓慢增加、变形快速增加、变形稳定3个阶段特征;混凝土硬化变形时空演化过程是一个从拉、压区域不断调整到最终稳定的动态过程,调整过程中在受拉区形成损伤集中区;混凝土硬化变形场空间演化特征表现为由不均匀分布演化为拉、压应变区域呈条状相间的分布状态。受载过程中裂纹在硬化变形受拉较大的区域开始发育,随着荷载的增加裂纹沿着硬化过程中形成的条状受拉区域扩展成宏观裂纹且试件表面裂纹具有等距分布特征。     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能GF及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明:随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

基于数字散斑相关方法的膜结构检测技术研究

数字散斑相关方法是通过图像匹配的方法分析试件表面变形前后的散斑图像,跟踪试件表面上几何点的运动得到位移场,在此基础上计算得到应变场和应力场.与传统光学测量技术相比,具有光路简单、要求测量环境简单、可以在野外应用等优点.文章探讨将数字散斑相关方法运用于膜结构检测技术的理论依据、技术关键及研究意义.     

岩石变形破坏的数字散斑相关方法研究

 采用白光数字散斑相关方法作为实验的观察手段,对单轴压缩条件下岩石变形破坏进行实验研究。根据实验中数据采集方式的不同要求,将实验分成2组进行：一组是通过CCD相机记录岩石加载全程的试件表面散斑图像,进行岩石加载全程的变形演化实验研究,根据计算结果对岩石加载全程的变形演化和变形集中区域的位移演化进行研究;另一组是通过高速相机记录岩石破坏瞬态过程的试件表面散斑图像,进行岩石破坏瞬态过程的变形演化实验研究,采用不同时刻的散斑图像作为参考帧,分别进行塑性硬化到峰值阶段变形场演化特征、峰值到破坏阶段变形场演化特征的分析。同时,实验研究中还得到试件加载过程中局部化带内变形量值、带内变形最大值与最小值之比,带内最大值与带外平均值之比,以及试件表面裂纹扩展的平均速度等定量参数。     

缺陷混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

对4组配合比的混凝土试件进行多向劈拉试验.利用数字散斑分析技术对其多向劈拉下的微裂纹扩展规律进行分析研究,建立损伤参量——微裂纹损伤面积ω和弹性模量损伤变量DE;同时进行混凝土试件劈拉前后的饱盐混凝土电导率法（NEL法）氯离子渗透性试验,探讨微裂纹损伤场对混凝土氯离子渗透性的影响.结果表明：微裂纹损伤对低水胶比混凝土的渗透性影响更大;随着弹性模损伤变量DE值的增加,氯离子扩散系数变化率β呈现线性递增的趋势,并近似拟合得到二者的关系式;水泥浆的强度、骨料的级配、孔隙率的大小以及损失场的确定等因素都会对氯离子渗透性能产生影响.     

拉伸荷载作用下裂纹扩展过程及交汇模式试验研究及其数值模拟

针对数值模拟中,张拉应力作用下多裂纹扩展及交汇模式主要采用假设的方法进行研究,为探究张拉应力作用下多裂纹扩展及交汇的真实模式,对含2条随机裂纹和平行倾斜双裂纹的PMMA试样进行拉伸试验,并借助数字散斑相关方法得到试样在拉伸荷载作用下,位移场等值线分布特征与预制裂纹之间的关系及其对裂纹扩展的影响以及试样破坏时的裂纹交汇形式。基于扩展有限元法采用2种不同交汇模式算法,对试验模型在拉伸荷载作用下的破坏过程进行模拟。研究结果表明:在拉伸荷载作用下,预制裂纹的存在对位移场等值线分布有明显的影响,在预制裂纹附近的等值线与裂纹近似垂直,对裂纹扩展路径有一定的影响;在裂纹扩展中,已存在的预制裂纹对扩展裂纹具有诱导作用,使裂纹扩展方向向其发生偏转,最后与之相交;采用裂纹尖端的坐标和传播方向的归一化方向向量得到参数形式的直线确定的交汇模式与试验观察到的裂纹交汇模式相符。     

带裂纹花岗岩试件三点弯变形演化及破裂机制

为建立岩石工程灾害精准预测预报体系,开展含预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验,研究岩石试样变形演化及破裂机制。以声发射技术和数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过矩张量反演方法研究岩石破裂类型。通过对岩石预制裂纹扩展长度及声发射振铃计数、能量和体积参数进行分析,研究岩石试件变形演化特征和破裂机制。研究结果表明:(1)三点弯岩石试样裂纹扩展具有明显的阶段性和不连续性,其过程为某次裂纹扩展 微裂纹静默积累-裂纹再次扩展;(2)预制裂纹扩展与不同破裂类型裂纹的声发射指标具有相关性。预制裂纹扩展时,张拉裂纹体积参数、能量和振铃计数随之出现;预制裂纹扩展前后,3种类型裂纹体积参数、能量和振铃计数随机产生;在预制裂纹长度保持稳定不变时,没有声发射信号产生;(3)裂纹扩展后到下一次裂纹扩展前,先是在贯通裂纹尖端附近随机出现各种破裂类型的裂纹,随着微裂纹的积累,贯通裂纹所主导的裂纹类型占比开始增加,直至产生新的贯通裂纹。     

数字摄影量测在混凝土变形试验中的应用

利用数字摄影量测技术以及岩土工程数字摄影量测软件系统,采用MTS815实验机,对若干10 cm立方体混凝土试件进行了压缩变形观测试验,得出了试件表面的位移矢量、位移场和局部测点变形的发展演变过程;分析了混凝土裂缝的分布和发展规律,定量地测出了裂缝宽度。并且,利用数字摄影量测技术对混凝土弹性模量的动态变化规律及计算方法进行了研究,为混凝土力学性能的进一步研究提供了参考数据。     

考虑尺寸、边界效应和裂纹扩展的单向间隔诱导缝等效强度模型

对失稳断裂韧度的尺寸、边界效应及有效裂纹扩展量开展深入探讨,研究不同尺寸非标准试件之间的失稳断裂韧度尺寸、边界效应和反映实际规律且具有实际物理意义的有效裂纹扩展量,基于上述讨论,建立考虑上述影响因素的单向间隔诱导缝等效强度模型,同试验结果对比发现,模型具有较好精度,可作为大体积混凝土单向间隔诱导缝等效强度的推荐公式.     

碳纤维布增强混凝土力学特性的全场研究

本文介绍了碳纤维布对含裂纹混凝土试件的增强效果 ,试验结果表明 :碳纤维布对有缺陷的混凝土试件有明显的修复和加固作用。试验首次应用动态相关光学测量系统记录、重现含裂纹试件的整个破坏过程 ,计算位移场演变。     

相移电子散斑干涉法测量混凝土加固面层受载变形

利用激光双光束散斑干涉并引入相移技术,对复合混凝土加固件进行全场位移、应变实验测量。借助于图像处理技术,通过分析散斑干涉条纹图可以得到加固件在不同荷载作用下的位移、应变分布,从而实现对采用不同规格、材料参数时的加固性能进行评估分析。实验表明,相移散斑干涉技术不仅可以实现高精度的位移测量,通过对位移场进行数值拟合求导得到的应变同样具有很高的精度。文中对实验方法进行了较详细的讨论,并对典型试件的图像处理过程进行说明。相关技术可以作为类似工程的有益参考。     

基于CT图像的混凝土单轴压缩裂隙与应变场分析

利用X射线计算机层析术(CT)对混凝土试件单轴压缩过程进行原位扫描,获得了不同荷载下试件的CT图像.通过对CT图像进行分析,获得了灰度均值及其均方差、孔隙率和计盒维数随荷载变化的规律.结合数字体散斑法(DVSP)获得了试件内部三维位移场与应变场.结果表明:试件内部不同尺度裂隙的发展导致灰度均值及其均方差、孔隙率和计盒维数发生相应的变化,灰度均值及其均方差可以揭示小于CT尺度裂隙的发展规律,孔隙率和计盒维数更适用于描述大于CT尺度裂隙的特征.试件内部的位移场与应变场能够直观地揭示出小于CT尺度微裂隙引起的应变局部化区域的产生及发展过程,为混凝土细观破坏机理研究提供了新方法.     

基于DSCM的边坡变形监测方法及应用研究

滑坡是一种分布广泛的山区地质灾害,而边坡变形监测是进行滑坡预报的可靠办法之一。本文采用纹理提取的方法对边坡现场图像进行散斑化处理,并引入数字散斑相关方法 (DSCM)进行滑坡的全场位移测量,通过数值模拟试验验证了这种方法应用于滑坡变形监测的可行性。研究结果表明:本文提出的方法较数字散斑相关方法计算精度提高了约30%,为数字散斑相关方法在求解边坡位移场方面的应用提供了一种参考。     

关于加气混凝土断裂行为的研究

在本研究中对加气混凝土梁在不同初始裂纹相对长度、不同高度以及不同体积比例等情况下的断裂韧性、断裂能以及载荷-裂纹口张开位移-裂纹尖端张开位移-裂纹尖端前沿区若干测点张开位移全曲线进行了系统研究。结果表明，加气混凝土是断裂敏感的，断裂韧性值不决定干初始裂纹长度，对于大尺寸试件，所测断裂能和断裂韧性值符合方程KIC^2=EGF，已成为有效值。     

基于双光束散斑干涉的SMPM面层剥离应变与变形测试研究

钢绞线网片-聚合物砂浆(SMPM)是一种新型的结构加固技术.为研究SMPM和混凝土界面之间的剥离机理,采用双光束散斑干涉和四步相移技术,对聚合物砂浆与混凝土界面双剪试验的变形场进行了测量.通过测量变形引起的相位变化量以及解包裹计算,得到SMPM的面内位移量,再对位移场差分获得应变分布.对试验过程中干涉条纹的扩展规律、应...     

基于DIC方法的混凝土压缩试件裂纹识别

基于特殊设计的混凝土试件单轴压缩破坏试验,结合高分辨率CMOS采集到的逐级加载过程中的变形图像,采用数字图像相关方法(Digital Image Correlation,以下简称DIC方法),应用由MATLAB和C++语言混合编程的开放式二维数字图像相关方法计算平台,研究分析了混凝土试件表面受力变形直至破坏全过程位移场分布、特点,计算获得了较为准确的试件裂纹表面形态、长度、位置等数字化的基本裂纹信息,为进一步直接、准确地建立混凝土试件或构件的裂纹有限元分析模型,以及进一步研究混凝土结构的破坏特征和断裂机理有着重要的意义和价值。     

基于CT数字体相关法测量红砂岩单轴压缩内部三维应变场

 基于X射线工业CT实时获取单轴压缩过程中红砂岩试件的三维数字体图像,采用数字体相关(digital volume correlation,DVC)法测量、分析受载过程中试件内部三维变形场及应变场。通过位移场和应变场的分析,揭示试件内部应变局部化演变及破坏过程。红砂岩内部结构可以作为散斑结构,成为变形信息的载体,DVC法的精度可达0.05体素;红砂岩变形破坏中存在明显的应变局部化特征,在峰值荷载的68.9%时试件内部出现应变局部化区域,并逐渐发展至试件破坏,局部化区域与试件最终破坏面位置相一致。研究结果表明,DVC法测量结果能够直观地反映出试件内部应变局部化特点及其演化的过程,为岩石内部变形可视化提供了方法。