為獲得試樣破壞過程中的表面應力分布特征,提出了基于數字圖像的試樣表面應力估算方法。開展了含孔試樣破壞的應力場演化觀測試驗,利用數字圖像相關技術獲得試樣破壞過程中的圖像序列,采用VIC-3D軟件計算試樣的表面變形場及應變場。結合所得應變場數據及應力估算方法,計算得到試樣表面應力。采用虛擬場理論建立了表面應力與軸向應力的關系,且據此評估了3種彈性模量及5種泊松比的估算效果,優(yōu)選了最佳應力估算參數組合。最后將應力估算方法應用于試樣破壞過程中的應力場演化分析,對比驗證了應力估算準確性。結果表明:彈性模量僅影響應力估算的峰值大小,不改變應力的分布,由數字圖像計算得到的平均泊松比μ₃在估算時穩(wěn)定性較好;采用平均彈性模量E_av以及平均泊松比μ₃估算加載中期的應力較為準確;估算所得表面應力能夠完整的反應試樣破壞過程,表面應力集中與裂紋萌生存在對應關系。數字圖像相關方法的應力估算能夠量化表面應力,研究可為實驗力學中的表面應力分析提供參考。

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【部分圖文】：

圖1數字圖像相關中的位移

接著,通過比對變形前后圖像的位置,獲取點對點的位移,如圖1所示。1.2應變計算

圖2應力估算流程

試樣為石膏立方塊體,設計孔徑為10mm,為避免孔周應力集中對試驗的影響,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,石膏及水以質量比7∶3混合,將水倒入石膏粉末中并快速攪拌,防止石膏凝固。經過2min充分攪拌后,將所得漿液澆注于70mm×70mm×7....

圖3試驗系統(tǒng)構成

加載采用DNS200電子萬能試驗機,加載方式為位移控制,加載速率為1mm/min.使用兩組Pointgrey?CCD相機以及Pentax?75mm鏡頭采集圖像。為防止頻閃對數據采集的影響,光源為兩架OSRAM?55460光學儀器燈。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),即可計算得到試樣表面應力。為了將計算結果更為清楚地展現,將主拉伸裂紋擴展時刻的測量結果代入方程計算,得到試樣表面應力如圖4所示。圖4(a)和圖4(c)中最大應力約為3MPa,而圖4(b)中的最大應力超過10MPa,雖然圖中的最大應力不同,但是....

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