DIC技术用于混凝土三点弯曲梁断裂性能测试

2025/08/01

　　上理解断裂机制。这有助于识别混凝土构件潜在的弱点，并开发更有效的解决方案。

　　应变片、千分表、裂缝观测仪等单点接触式测量方法，难以实现全场测量，位移传感器操作复杂，重复性精度无法保证。数字图像相关DIC技术具有非接触、高精度、全场测量等优点，可替代传统测量方法，应用于混凝土的压缩弯曲、拉伸、劈裂等力学性能试验中。

　　通过三点弯曲加载，对大型混凝土梁抗弯性能进行测试，采用新拓三维DIC三维全场应变测量系统，获取位移场、应变场，以及裂纹萌生、扩展演化的趋势。

　　新拓三维DIC三维光学应变测量系统，测量头包括1200万像素工业相机、镜头、横梁等部分。针对大型混凝土梁3m测量视场，3D-DIC测量仪器工业相机镜头配备12mm定焦镜头，畸变小、成像质量高，测量头测量视野为3mX1m，测量精度0.1mm。

　　采用新拓三维DIC三维光学应变测量系统，对大型混凝土梁三点弯曲加载过程进行图像采集，采集视场范围为距离混凝土梁跨中1m至4m、3000mm*1000mm视野范围内的应变和位移数据。

　　在实际三点弯曲加载数据采集过程中，截取5个关键阶段压力增加应变场测量呈现，阶段分别为590MPa、930MPa、1500MPa、2115MPa、2750 MPa。

　　分别选取大型混凝土梁关键点Y方向位移数据和曲线图，这几个点的位置分别为距离跨中1m，2m，3m，4m的顶部和底部点唯一数据。点的分布和标号如下图所示，从曲线图可看出，点唯一变化趋势一致。

　　将几个压力阶段与其应变图一一对应，并且坐标系和比例尺全部统一为0-1%的应变全局范围。以下为每个加载阶段结束后对应云图和实物对比云图。

　　从DIC技术软件输出的应变云图可以看到，聚集在底部的应变开始出现集中，然后开始出现向模型上部的延伸，到最后呈现条状的应变分布，展现了混凝土梁加载裂纹扩展的一个过程。

　　抗弯刚度对于混凝土梁极限承载力是一个重要的指标，对刚度退化规律的研究有利于对混凝土梁极限承载力进行预测，对混凝土材料在土木工程中的应用具有一定的积极作用。

　　采用新拓三维DIC技术对大型混凝土梁三点弯曲进行测量，分析结构关键位置的变形和裂纹扩展，呈现应力应变集中区域，从而对混凝土梁变形及断裂演化进行评估，有助于优化建筑结构设计，提升建筑工程质量。

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　　混凝土具有非均质性和准脆性，很难进行分析。当施加复杂载荷时，为了准确评估混凝土结构的宏观性能，有必要在构件水平上理解断裂机制。这有助于识别混凝土构件潜在的弱点，并开发更有效的解决方案。

　　在实际三点弯曲加载数据采集过程中，截取5个关键阶段压力增加应变场测量呈现，阶段分别为590MPa、930MPa、1500MPa、2115MPa、2750 MPa。

　　将几个压力阶段与其应变图一一对应，并且坐标系和比例尺全部统一为0-1%的应变全局范围。以下为每个加载阶段结束后对应云图和实物对比云图。