一篇文带你了解数字图像相关法DIC如何进行混凝土力学和结构测试

混凝土是一种典型的拉压不对称准脆性复合材料，混凝土骨料与水泥浆的粘结界面是薄弱环节，在外力载荷作用下，容易贯通成裂纹，并最终出现低应力脆断现象，对工程结构造成危害，混凝土抗拉、抗弯曲、抗冲击、脆断等力学测试尤为重要。

传统的混凝土材料力学试验，采用应变片进行应变测量。应变片偏向于测量固定方向应变，不能实现全场测量。如果被测物发生较大范围的变形或断裂，应变片对这些测量任务都无法胜任，无法准确测得应变最大区域。

新拓三维自主研发的XTDIC全场应变测量系统，基于数字图像相关法DIC技术，通过非接触式采集获取试验过程中全部破坏图像，研究混凝土破坏过程中的全场变形和局域化破坏特征，可满足大视场、大应变量等测试分析需求。

这里就混凝土材料材料力学性能测试DIC技术解决方案举几个测试案例。

混凝土三点弯曲裂缝测试

混凝土断裂韧度常采用三点弯曲试验确定，初始裂缝尺寸及材料组成特性等因素，对混凝土断裂韧度有密接关联。另外，混凝土可变形性随着服役年限的增长而降低，了解材料在不同寿命阶段的行为至关重要。

数字图像相关法DIC技术，可用于三点弯曲试验，可清晰显示混凝土在载荷下的裂缝演化，测试结果有助于开发混凝土材料配方，以便于优化和提升混凝土材料的抗拉性能。

混凝土框架模拟抗震加载

建筑物抗震设计和抗震构造措施非常关键。采用模型试验的手段，以钢筋混凝土框架结构为研究对象，通过数字散斑的非接触测量方式，获取强烈地震作用下模型表面的三维全场位移及应变数据。

结合理论分析、模型实验、数值模拟等手段，对强震作用下框架结构变形特征和抗倒塌性能进行深入研究，对提高工程结构防灾减灾能力，保证“大震不倒”的抗震设防目标，具有重要的工程实用价值。

混凝土桥梁加载测试

桥梁在长时间服役期间，需进行检测评估，了解其安全状况和剩余承载力。传统的手段有：理论计算、数值模拟、模型实验等，由于混凝土结构的非均质性，理论计算和数值模拟很难反映出真实的情况。

采用模型实验配合数字散斑非接触测量手段，获取桥梁模型加载过程中的全场变形，为研究桥梁变形机理、评估桥梁运行寿命提供有效的数据支撑。对桥梁的长期维护保养、安全运行，避免重大事故的发生，具有重大的工程实用意义。

混凝土材料霍普金森杆测试

混凝土材料的动态力学性能与加载速率有关，即与应变率密切相关。由于操作方便、适用性强以及可控性好等特点，分离式霍普金森杆（SHPB）逐渐成为一种研究中高应变率下脆性材料动态力学响应的有效手段。

选取混凝土、红砂岩等脆性材料，通过XTDIC-STROBE动态测量系统高速摄像获取极短时间内的冲击断裂图像，获取全场变形数据，绘制应力-应变曲线，可直观了解材料的变形趋势，为理论分析提供数据支撑，结合数值模拟，设计出更加合理的动态本构模型。

混凝土结构爆炸变形测量

爆炸载荷作为一种非常规载荷，受到建筑工程业界的高度关注。研究混凝土梁、板、柱等构件在爆炸载荷作用下的破坏评定方法，为深入认识建筑物损伤机理、研究建筑物防护设计、控制爆炸灾害响应、提高抗爆安全性提供数据支撑。

为研究混凝土结构破坏效果与爆炸威力之间的对应关系，搭建不同形状的混凝土构件并配合不同当量的炸药，通过XTDIC-STROBE动态测量系统搭配高速相机，以20000Hz的采集频率获取爆炸瞬间物体的三维位移场和应变场数据，对研究混凝土构件在爆炸冲击下的动态响应和毁伤评估具有重要意义。