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[硕士论文] 栾玥琪
工程力学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文依托不同冲击荷载下钢管混凝土压裂实验,通过查阅相关资料分析了数字图像相关法的优势与适用范围,采用DIC-3D软件对实验中拍摄下来的高速图像进行位移与应变分析,得出钢管混凝土裂纹演化规律,并在此基础上展望了数字图像相关法在工程实践中的扩展与运用。论文的主要工作与结论如下所示:
  (1)从数字图像相关法的工作原理、优点、适用范围等方面分析它在脆性材料受冲击荷载实验中的适用性,结合型钢与混凝土的共同作用,得出可选用二维数字图像相关法系统采集实验信息并分析实验结果的结论并设计相关实验。
  (2)针对冲击荷载的高应变率和准脆性材料的内部缺陷,选取适当的加载系统与散斑制作方法,介绍动态应变场测量系统,并在此基础上设计整套实验方案,本次实验的目的是研究实心钢管混凝土的裂纹演化规律,其要点为扩展起始点、扩展方式和扩展规律,以及随着速度的提高其扩展方式有何变化。
  (3)将分析数据汇总,从局部变形、变形前期位移场和应变场的不均匀性、变形后期的均匀性等几个方面对试件表面的变形信息进行讨论,得出初始位移场的不均匀影响之后应变和位移、屈服极限前后的应变场变量大体上呈现出先增大后减小再增大的规律、裂纹起始点的位置总与加载速度有关且与混凝土破坏形式有直接关系等结论。
  (4)观察高速图像并比较不同参数条件下的破坏形式差异,得出同种钢管混凝土试件在加载速度不同的情况下裂纹扩展规律,并观测两种壁厚的钢管混凝土试件在同一冲击速度下的裂纹演化,初步分析结果表明,钢管壁厚与冲击速率的增大均会加剧试件的变形,且影响效果十分显著。
  (5)实验结果表明,数字图像相关法满足冲击荷载下脆性材料的力学性质研究条件,对测量材料表面的应变场与位移场有着其他方法不能比拟的优势,本次实验的方案与成果可为进一步研究钢管混凝土断裂形式与工作机理提供合理的思路,并为将数字图像相关法引入工程实际中以便及时监测施工现场、指导施工方法、改进施工工艺奠定基础。
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