為獲得試樣破壞過程中的表面應(yīng)力分布特征,提出了基于數(shù)字圖像的試樣表面應(yīng)力估算方法。開展了含孔試樣破壞的應(yīng)力場(chǎng)演化觀測(cè)試驗(yàn),利用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)獲得試樣破壞過程中的圖像序列,采用VIC-3D軟件計(jì)算試樣的表面變形場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)。結(jié)合所得應(yīng)變場(chǎng)數(shù)據(jù)及應(yīng)力估算方法,計(jì)算得到試樣表面應(yīng)力。采用虛擬場(chǎng)理論建立了表面應(yīng)力與軸向應(yīng)力的關(guān)系,且據(jù)此評(píng)估了3種彈性模量及5種泊松比的估算效果,優(yōu)選了最佳應(yīng)力估算參數(shù)組合。最后將應(yīng)力估算方法應(yīng)用于試樣破壞過程中的應(yīng)力場(chǎng)演化分析,對(duì)比驗(yàn)證了應(yīng)力估算準(zhǔn)確性。結(jié)果表明:彈性模量僅影響應(yīng)力估算的峰值大小,不改變應(yīng)力的分布,由數(shù)字圖像計(jì)算得到的平均泊松比μ₃在估算時(shí)穩(wěn)定性較好;采用平均彈性模量E_av以及平均泊松比μ₃估算加載中期的應(yīng)力較為準(zhǔn)確;估算所得表面應(yīng)力能夠完整的反應(yīng)試樣破壞過程,表面應(yīng)力集中與裂紋萌生存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。數(shù)字圖像相關(guān)方法的應(yīng)力估算能夠量化表面應(yīng)力,研究可為實(shí)驗(yàn)力學(xué)中的表面應(yīng)力分析提供參考。

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【部分圖文】：

圖1數(shù)字圖像相關(guān)中的位移

接著,通過比對(duì)變形前后圖像的位置,獲取點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的位移,如圖1所示。1.2應(yīng)變計(jì)算

圖2應(yīng)力估算流程

試樣為石膏立方塊體,設(shè)計(jì)孔徑為10mm,為避免孔周應(yīng)力集中對(duì)試驗(yàn)的影響,孔壁距離試樣端面為3倍孔徑,試樣邊長為70mm.配制試樣漿液時(shí),石膏及水以質(zhì)量比7∶3混合,將水倒入石膏粉末中并快速攪拌,防止石膏凝固。經(jīng)過2min充分?jǐn)嚢韬?將所得漿液澆注于70mm×70mm×7....

圖3試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成

加載采用DNS200電子萬能試驗(yàn)機(jī),加載方式為位移控制,加載速率為1mm/min.使用兩組Pointgrey?CCD相機(jī)以及Pentax?75mm鏡頭采集圖像。為防止頻閃對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響,光源為兩架OSRAM?55460光學(xué)儀器燈。加載過程中,采用VIC-SnapTM系統(tǒng)采集....

圖4B3試樣的σxx分布

將表1中不同彈性模量代入式(3),即可計(jì)算得到試樣表面應(yīng)力。為了將計(jì)算結(jié)果更為清楚地展現(xiàn),將主拉伸裂紋擴(kuò)展時(shí)刻的測(cè)量結(jié)果代入方程計(jì)算,得到試樣表面應(yīng)力如圖4所示。圖4(a)和圖4(c)中最大應(yīng)力約為3MPa,而圖4(b)中的最大應(yīng)力超過10MPa,雖然圖中的最大應(yīng)力不同,但是....

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