基于数字图像的试样表面应力估算及应用

发布时间：2024-02-21 02:43

　　为获得试样破坏过程中的表面应力分布特征,提出了基于数字图像的试样表面应力估算方法。开展了含孔试样破坏的应力场演化观测试验,利用数字图像相关技术获得试样破坏过程中的图像序列,采用VIC-3D软件计算试样的表面变形场及应变场。结合所得应变场数据及应力估算方法,计算得到试样表面应力。采用虚拟场理论建立了表面应力与轴向应力的关系,且据此评估了3种弹性模量及5种泊松比的估算效果,优选了最佳应力估算参数组合。最后将应力估算方法应用于试样破坏过程中的应力场演化分析,对比验证了应力估算准确性。结果表明:弹性模量仅影响应力估算的峰值大小,不改变应力的分布,由数字图像计算得到的平均泊松比μ₃在估算时稳定性较好;采用平均弹性模量E_av以及平均泊松比μ₃估算加载中期的应力较为准确;估算所得表面应力能够完整的反应试样破坏过程,表面应力集中与裂纹萌生存在对应关系。数字图像相关方法的应力估算能够量化表面应力,研究可为实验力学中的表面应力分析提供参考。

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【部分图文】：

图1数字图像相关中的位移

接着,通过比对变形前后图像的位置,获取点对点的位移,如图1所示。1.2应变计算

图2应力估算流程

试样为石膏立方块体,设计孔径为10mm,为避免孔周应力集中对试验的影响,孔壁距离试样端面为3倍孔径,试样边长为70mm.配制试样浆液时,石膏及水以质量比7∶3混合,将水倒入石膏粉末中并快速搅拌,防止石膏凝固。经过2min充分搅拌后,将所得浆液浇注于70mm×70mm×7....

图3试验系统构成

加载采用DNS200电子万能试验机,加载方式为位移控制,加载速率为1mm/min.使用两组Pointgrey?CCD相机以及Pentax?75mm镜头采集图像。为防止频闪对数据采集的影响,光源为两架OSRAM?55460光学仪器灯。加载过程中,采用VIC-SnapTM系统采集....

图4B3试样的σxx分布

将表1中不同弹性模量代入式(3),即可计算得到试样表面应力。为了将计算结果更为清楚地展现,将主拉伸裂纹扩展时刻的测量结果代入方程计算,得到试样表面应力如图4所示。图4(a)和图4(c)中最大应力约为3MPa,而图4(b)中的最大应力超过10MPa,虽然图中的最大应力不同,但是....

本文编号：3904917