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千眼狼PMLAB光学应变测量系统在土木工程领域中的应用

随着我国社会经济和科学技术的快速发展,土木建设工程规模也在不断扩大,建筑的造型、功能以及技术逐渐多样化、复杂化、大型化,与之相关的设备、材料、技术也不断更新,对土木工程领域的测量分析难度更是不断提升。因此,提高该领域测量精度和简化测量操作流程是亟待解决的问题。


传统土木工程测试多使用应变片、位移传感器等方式,实验前的准备工作相当繁琐,也无法满足超高层、超大跨度、特大跨度桥梁、大型复杂结构等建筑测量需求。千眼狼PMLAB光学应变测量系统借助机器视觉和数字图像相关技术让科研人员更便捷地观察测量混合结构在应力作用下的性能表现,为土木工程领域中的测量实验注入新的发展动能。本期应用探析,将给大家分享光学应变测量系统在土木工程领域中的相关应用案例。


霍普金森压杆冲击实验


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霍普金森压杆实验广泛应用于岩石、混凝土、陶瓷材料试验;塑料、复合材料、泡沫材料、减震材料等材料试验;高聚物、炸药、固体推动剂材料试验等。由于其冲击速度快,采用非接触式光学应变测量方法能够高效、及时获取全场应变数据、应力分布,研究材料在冲击荷载下的应力-应变关系和破坏机理。


某高校科研团队为研究圆柱形建筑材料在不同压力下裂纹起始状态以及应变分布情况,进行了霍普金森压杆冲击实验。


实验采用两台千眼狼超高速摄像机进行图像采集,霍普金森压杆冲击速度为15m/s-25m/s,图像采样频率66666fps,获得了全场应变,并选取断裂处不同位置应变对比,进一步了解圆柱形建筑材料抗压轻度及耐久性能。实验分析结果有助于探索降低材料的脆性,改善其断裂性能方法。


材料拉伸实验


材料机械性能测试可测定材料的强度指标与塑性指标,对材料力学性能研究非常关键。某高校科研老师在研究一种新型材料力学性能时,采用光学应变测量系统对材料拉伸时应变场变化、应力集中区域进行可视化观测并分析。


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实验采用两台千眼狼高速摄像机拍摄拉伸机拉伸材料片过程。通过拉伸试验测得材料载荷、位移曲线,精确地测量出材料弹性模量、屈服强度等力学特性,掌握材料抵抗外力拉伸的能力与塑性高低。


桥梁节点变形实验


桥梁节点是框架传力中枢,节点抗震性能十分关键。某高校桥梁院系科研团队对梁柱中节点、边节点进行拟静力试验,观察桥梁节点在震动过程中的位移和应变分布。

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实验通过光学应变测量系统对节点核心区及1倍梁高范围内的梁端、1倍柱宽范围内柱端进行变形、应变测量分析,得到位移和应变分布云图,分析梁柱节点抗震性能。实验测量分析结果有助于桥梁主体结构优化,为整体结构安全运行提供数据支撑。


堤坝振动实验


土木工程领域模拟振动实验,是为了建筑材料和结构在破坏机理、抗振性能研究中的一种验证方法,具有重要的工程意义。某高校科研团队为分析堤坝振动时受力变形过程,进行了模拟振动实验。实验中使用两台高速摄像机同步记录堤坝振动过程,双目观测实验过程。


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科研老师将大坝模型放入振动平台上,预制3处拼接,通过软件分析堤坝振动频率以及变形情况,了解振动过程中各处拼接处受力变形状态,为地质灾害防治研究与建筑防震抗震研究提供精准数据。


总结


 随着我国建筑的现代化发展,土木工程在我国国民经济中的地位日益突出。光学应变测量技术可测量分析建筑材料和结构表面的力学性能,是土木工程领域安全评估、性能研究的重要科研工具。千眼狼PMLAB光学应变测量系统在视觉测量领域高质量论文发表量稳居全国第一,助力我国土木工程领域的科研创新与技术应用。


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