基于数字图像相关方法的高温后混凝土力学性能试验研究

发布时间：2021-07-12 00:19

　　混凝土是当前建筑结构普遍采用的主要承重结构材料,其火灾性能研究是建筑火灾安全研究的热点。目前关于高温后混凝土力学性能的研究较多,但绝大部分研究采用的是传统测量方法,如位移计、应变片等,传统测量方法仅可以得到局部或者平均变形的数据。本文在进行高温后混凝土和箍筋约束混凝土力学性能试验时,采用了数字图像相关方法对混凝土表面变形和裂缝进行了全场监测。主要工作内容如下:（1）从数字图像相关方法的工作原理、优点、适用范围等方面分析它在高温后混凝土材料轴压试验中的适用性,进行预试验确定相关参数,得出可用数字图像相关方法采集试验信息并分析试验结果的结论。（2）对9个常温和27个经历升温、降温作用后的混凝土试件进行了轴压力学性能试验,主要分析了温度和水灰比对高温后混凝土的残余承载力、弹性模量、峰值应变等的影响。并采用数字图像相关方法对混凝土试件进行了全场监测,得到了裂缝发展的全过程。（3）对4个常温和16个经历升温、降温作用后的箍筋约束混凝土试件进行了轴压力学性能试验,主要考察了温度和体积配箍率对高温后试件的残余承载力、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。同样也采用了数字图像相关方法对试件进行全场监测。（... 

【文章来源】：长江大学湖北省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

数字图像相关方法设备示意图

14成，如图1所示。一般来说，运用数字图像相关方法测量位移及变形需要由三步来完成：试件的准备、图像的采集、试件图像的相关运算。图1数字图像相关方法设备示意图Fig.1SchematicdiagramofDICequipment（1）试件的准备在数字图像相关方法中，试件的位移或变形是由试件表面的散斑通过相关运算而得到，因此试件的表面必须具有满足一定条件的散斑的存在即具有随机分布灰度的散斑，表面的散斑随着物体变形而一起移动。目前，得到随机散斑图的方法主要有以下三种：（1）利用激光照射试件表面，得到激光散斑；（2）人工制作散斑；（3）部分试件（如木材、沥青混凝土等）表面自然形成的纹理，亦可作为随机散斑图。三种不同方法获得的散斑图如下图所示：图2三种不同的散斑图Fig.2Threedifferentspecklepatterns

15（2）图像的采集图1是经典的数字图像相关方法测量系统的示意图，进行试验时，先固定好试件的位置，然后再将摄像机固定在试件的正前方，同时使相机的光轴垂直于试件的表面。相关研究结果表明[68]，相机的光轴与试件表面的法线之间的偏差在5°之内时，对测量结果影响较校数字图像相关方法的创始人之一Sutton建议采用将摄像机远离试件或者使用带有远心镜头的摄像机，有益于减小试件离面位移的影响[76-79]。试验过程中摄像机采集试件的图像的频率根据压力机所显示的压力而定，具体的将在试验部分的介绍。（3）相关运算数字图像相关方法通过对比试件未变形和变形时表面的图像计算出试件表面每一个像素点的位移，数字图像相关方法的原理如图3所示：一般将未变形的图像称为参考图像或基准图像（ReferenceImage），变形后的图像称为变形后的图像（DeformedImage）。首先在参考图像中选择一个大小为(2N+1)×(2N+1)像素的正方形参考子集，并假定点),(00yxP位于所选取的区域的中心，点),(iiyxQ为所选区域内任意一点；然后，再在变形后的图像中按照一定的搜索方法找到使相关系数取得极值的目标区域，然后对比变形后的点),("0"0"yxP和点),(00yxP的坐标得到位移向量，再通过形函数可以确定参考子集内各点的位移，进而得到试件测量区域的位移常图3数字图像相关方法原理示意图Fig.3SchematicdiagramoftheprincipleofDIC


本文编号：3278795