数字图像相关法剪切带应变计算方法

针对数字图像相关法在剪切带大变形测量中的问题,采用N-R方法直接计算得到的应变结果具有相对较高的测量精度及可信度。基于梯度塑性理论,通过仿射变换对散斑图施加了具有不同平均剪切应变的剪切大变形,利用不同计算方法对其应变进行计算。计算结果显示:当平均剪切应变分别为λP=π/12和λP=π/6时,不同方法计算结果均与理论值之间存在误差,但N-R方法在剪切带中心峰值的计算结果与理论值之间的最大误差仅为5. 64%,且计算结果相对稳定。中心差分法和基于位移场局部最小二乘拟合的方法由于受其计算参数的影响,计算精度和稳定性均明显低于N-R方法。同时,本文对粘接接头粘接面在拉伸荷载作用下的实际剪切变形进行了计算,对比分析结果显示N-R方法计算结果相对稳定可靠。

基于两种DIC方法的含孔洞土样变形破坏观测

正确认识不同数字图像相关(DIC)方法的应变计算结果的差异有助于该方法的正确使用。岩土材料变形破坏过程中应变场的准确测量对于正确认识岩土材料的变形破坏机理具有重要的意义。利用自主研制的平面应变模型加载及观测系统,在垂直方向位移控制加载条件下开展了平面应变含孔洞土样(受内压和侧压作用)变形破坏过程实验研究。利用两种DIC方法(即中心差分方法和局部位移场最小二乘拟合方法)计算了应变场。与此同时,还根据清晰剪切带所处位置布置了曲折测线,并在其两侧布置了平直测线,详细地比较了两种DIC方法的应变计算结果的差异。发现了下列结果:随着纵向应变的增加,含孔洞土样最大剪切应变的分布由均匀分布向不均匀分布转化,并最终导致含孔洞土样发生贯穿土样的剪切破坏;2条平直测线上最大剪切应变不相等,剪切带内变形程度大于带外。利用局部位移场最小二乘拟合方法能较好地获得含孔洞土样孔洞表面附近的应变,当计算窗口=5×5个点时,应变更准确、平滑性更好,而利用中心差分方法获得的应变误差较大,且无法获得土样孔洞表面附近的应变。