基于主应变场的混凝土全表面开裂特征实时测量与分析

摘要：

测量裂纹的扩展过程对于揭示混凝土结构的破坏机理和评价其力学性能十分重要. 本文提出了一种基于混凝土表面变形场的裂纹定位和宽度测量方法,首先基于多相机数字图像相关方法得到混凝土试件表面的高分辨变形场,发现开裂引起的位移梯度使裂纹附近的虚主应变场明显区别于未开裂处,且主应变场在裂纹法线方向近似高斯分布. 借鉴在激光条纹中心线定位中广泛采用的Steger算法思想,提出了基于主应变场的裂纹定位方法,并将裂纹两侧位于法线上的面内位移向量做差沿裂纹法线方向上的投影为Ⅰ型裂纹宽度,沿裂纹切线方向上的投影为Ⅱ型裂纹宽度,最终得到了裂纹每一点的位置和宽度. 利用高精度平移台设计了模拟裂纹扩展的实验,以验证Ⅰ型裂纹宽度的测量精度. 实验结果表明: 裂纹宽度的测量误差在0.010 ～ 0.017像素之间,与理论预测相符; 测量误差的标准差在0.006 ～ 0.008像素之间,测量结果比较稳定. 在同等分辨率下,本文方法的测量精度优于基于图像的裂纹测量方法. 本文提出的方法可以全自动、实时地测量裂纹扩展,为混凝土实验提供了一种可靠、精确的全场裂纹测量手段.

关键词：数字图像相关;裂纹测量;多相机;全场变形测量;主应变场

所属期刊栏目：53

分类号：TU43(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2021-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1962-1970