DIC技术在混凝土力学性能测量中的应用

混凝土作为交通运输和基础设施建设等领域中不可缺少的建筑材料，其力学性能受到国内外学者的广泛关注。应变片、千分表、裂缝观测仪等单点接触式测量方法难以采集全场位移和应变场，位移传感器操作复杂，重复性精度无法保证。数字图像相关法（DIC）作为一种光学测量技术，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。混凝土压缩试验传统的混凝土压缩试验是在表面安装应变片测量，这种方法工作繁琐，易受贴片质量和环境温度等影响，同时易错过应力应变最大区域。采用基于单目三维DIC技术的视频引伸计可以清晰详细地记录混凝土的变形过程，并计算全场表面应变，帮助工程人员判定材料断裂性质，建立起材料在破坏过程中的位移场、应变场和混凝土破坏的联系。同时还能满足小试样、大应变等测试分析的需求，不仅丰富了混凝土压缩测试手段，也为混凝土脆性破坏研究提供最有利的数据支撑。混凝土梁预制口三点弯曲测试混凝土梁的断裂韧度是描述混凝土梁力学性能的一个重要指标，它是对混凝土材料进行断裂分析的重要依据，反映了混凝土梁抵抗裂缝扩展的能力，通常对混凝土梁断裂的研究方法采用梁中部带有预制裂缝的三点弯曲梁实验法。在进行混凝土梁三点弯曲试验时，需要分析裂纹扩展的全部过程，以往的方式都是通过贴应变片并人工描绘裂纹，但应变片采集的数据过于单一，且人工描绘裂纹过程费时费力。海塞姆科技的视觉应变仪采用非接触测量方式，结合DIC软件，可以清晰准确地记录试样裂纹萌生及扩展的全部过程，同时分析裂纹处的应变变化，测量裂纹长度等。UHPC拉伸试验UHPC因其试样尺寸大、厚度厚、表面非均匀等特点，其力学性能的测量一直是业内难题。采用位移传感器测量，不仅结构笨重、操作复杂，而且难以布置在恰当位置，无法保证测量数据的准确。而使用应变片测量，只能获得局部应变数据，无法全面分析其变形和应变。采用海塞姆视频引伸计，可通过非接触的方式实现UHPC材料任意标距的变形和应变测量。同时具备全场测量模块，可基于全场散斑实现全场变形和应变分析，从数据准确性和全面性、操作便携性等方面颠覆了传统测量方法，为UHPC材料的力学性能测量提供了一个全新的解决方案。UHPC高温拉伸试验：混凝土梯度ECC四点弯曲试验采用四点弯曲试验研究大型混凝土梁的抗弯性能，通过海塞姆视觉应变仪，获取位移场、应变场，以及裂纹扩展趋势，对结构受力变形指标进行快速评估。混凝土材料动态性能测试探究混凝土结构的动力特性对超高性能混凝土结构的设计和分析具有重要价值。采用基于单目三维DIC技术的海塞姆高速视觉应变仪，仅需要一套高速相机和镜头，便可准确地获取试样在高速冲击载荷下的全场位移和应变分布，以及关键部位的裂纹演化、动态损伤过程等，更加直观地分析试样损伤过程，为混凝土服役性能以及损伤评估提供理论支撑。