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新拓三維光學測量技術(shù)在混凝土行業(yè)的應(yīng)用案例
閱讀：73 發(fā)布時間：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，其破壞機理和破壞形態(tài)一直是力學、材料學和工程技術(shù)界所共同關(guān)注的課題。
三維光學測量技術(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)。
混凝土斷裂力學性能測試
混凝土斷裂試件斷口蘊涵著豐富的力學信息，而傳統(tǒng)的歐幾里得幾何難以對復(fù)雜的斷口形貌進行描述。三維掃描技術(shù)可以很好的解決這個問題，通過引入分形幾何理論對斷口三維形貌進行研究，結(jié)合宏觀的斷裂能參量進行數(shù)值分析。
通過新拓三維XTOM藍光三維掃描儀，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)象與宏觀力學量聯(lián)系的橋梁，為實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計、評估及壽命預(yù)測提供理論依據(jù)，具有重要的理論研究價值及現(xiàn)實指導(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)
纖維混凝土壓縮測試
XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)配置25mm鏡頭，加載試驗機對纖維混凝土試樣進行準靜態(tài)壓縮，壓縮載荷的加載速率一定數(shù)值加大。當壓縮載荷達到一定倍數(shù)，進行圖像采集，作為各級載荷時的目標圖像。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的灰度值進行局部相關(guān)度的運算，當點位移值到極值時通過確定目標圖上的位置，得到位移場，并采用相關(guān)系數(shù)的曲面擬合法來達到亞像素的位移測量精度，通過位移場擬合的方法得到應(yīng)變分布。
壓縮橫向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點數(shù)據(jù)
壓縮縱向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點數(shù)據(jù)
壓縮橫向及縱向變化率曲線
加纖維混凝土劈裂測試
采用XTDIC非接觸應(yīng)變測量，對加纖維混凝土在劈裂載荷下進行實時監(jiān)測，XTDIC系統(tǒng)軟件對試件水平方向位移和應(yīng)變進行分析，研究試樣在破壞前、初始破壞以及*破壞三個階段的位移場和應(yīng)變場，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)變點數(shù)據(jù)
劈裂縱向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點數(shù)據(jù)
劈裂橫向及縱向變化率曲線
加纖維水泥試塊測試
在加載試驗機進行劈-拉加載過程中，XTDIC系統(tǒng)CCD工業(yè)相機對試件在劈裂全程進行圖像的采集和儲存，在混凝土試件*破壞后完成采集，XTDIC系統(tǒng)對全過程變形及裂縫圖像進行處理，并分析橫向位移和應(yīng)變。
劈裂橫向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點數(shù)據(jù)
劈裂縱向應(yīng)變圖及橫向應(yīng)變點數(shù)據(jù)
壓縮橫向及縱向變化率曲線
現(xiàn)代工程對建筑結(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，強度更高，延性更大，耐長久性更長等，從而進一步擴展混凝土的使用領(lǐng)域。
采用三維光學測量技術(shù)，分析復(fù)雜的斷口形貌和斷裂面分形特征，以壓縮、劈裂實驗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時，呈現(xiàn)出的優(yōu)異力學性能及韌性條件，實驗結(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際應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。