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[硕士论文] 葛天媛
力学 东南大学 2016(学位年度)
摘要:近年来,人们对建筑结构的质量提出越来越高的要求,促使土木工程学科迅速发展,对土木工程实验技术也提出了更高的要求。传统的测量方法,如位移计、百分表和应变片等,常受测点数、空间、量程与试件表面相互干扰、电磁干扰和安装条件等制约,测量结果多为单点、单方向的近似相对变形量,在反映试样变形方面存在先天不足。数字图像相关技术可以实现全场非接触测量。但针对土木工程实验中典型的长形、环形、柱形构件,常见的二维数字图像相关技术和三维数字图像相关技术均很难实现高精度、全场变形测量。因而,本文采用了基于3D-DIC的多相机数字图像相关系统,并对其精度进行了研究评估,可很好的符合土木工程实验的测量要求。将多相机数字图像相关系统分别应用到长梁、圆柱、方柱的实验中,其中包含了对该系统面内位移测量、应变测量、离面位移测量及裂纹记录的应用。本文针对多相机数字图像相关技术在土木工程实验中的应用展开,论文的内容和成果主要包括以下几个方面:
  (1)介绍了多相机数字图像相关系统两种不同的布置方式。连续型系统中,相邻的相机有至少1/2视场以上的重叠,在三维数字图像相关技术和图像拼接技术的共同作用下获得完整连续的变形信息;离散型系统的多个3D-DIC子系统没有或有很少的重叠部分,获得的是相互独立离散的变形信息,其实质为多个3D-DIC系统的同时应用。
  (2)设计精度校对实验,以加载位移为参照,得到的面内位移相对测试精度可达到0.01%,离面位移相对精度可达到0.1%,优于同时进行测量的3D-DIC系统的测试结果;应变精度校对实验中,以应变片结果为参照,当试件的横向应变超过实验中最大应变的20%时,八相机-DIC与应变片的相对误差在时间轴上的平均值为8.67%。
  (3)进行BFRP-珊瑚礁混凝土梁抗弯性能研究实验,测量获得长梁的全场变形信息,挠度测量结果与位移计测试吻合,并得到其荷载位移曲线,通过应变场得到裂纹的发展情况。
  (4)采用八相机-DIC系统对在低周疲劳荷载下的BFRP增强HRBF500钢筋混凝土圆柱进行变形监测,从应变场、裂缝发展情况、柱脚位移响应情况研究其疲劳损伤性能。
  (5)采用离散型多相机数字图像相关系统测量FRP-钢组合方柱在受压作用下的变形,获得其离面位移场,观察其破坏过程及面外变形情况。
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