基于DIC技术的沥青混合料断裂特性实验研究
沥青混合料开裂行为多尺度研究
沥青混合料开裂行为多尺度研究0.引言在“白改黑”路面结构中水泥板充当了半刚性基础，已存在的旧裂缝加剧了沥青路面的反射开裂现象，极大的影响了道路的使用寿命。
对于沥青路面层的开裂行为的研究极为迫切。
通常对开裂行为的研究分为室内实验和数值仿真两种手段，当前的研究重点在找出其混合料内在性质与开裂行为的联系。
本文的主要研究内容是总结归纳国内外对于沥青路面层开裂的研究现状，并分析其使用的方法及指标，得出开裂机理以预防开裂行为。
1.沥青路面开裂行为试验研究沥青混合料的宏观裂纹是细微结构裂纹扩展、局部损伤演化的累积效应，是力学响应的耦合作用。
路面结构内部裂缝的产生可以分为萌生、发展、失稳三个阶段，把握宏观、细观、微观的结构特征对裂缝发展影响机理，实现沥青混合料开裂行为的多尺度研究。
1.1宏观尺度下的开裂研究基于断裂力学理论分析宏观尺度路面结构的力学响应和裂缝扩展规律。
基于常规的沥青混合料试验方法开展劈裂或者小梁弯曲试验，研究可表征宏观开裂行为的特征参数。
Hui Wei[1]等采用声发射仪监测小梁三点弯曲试验，发现声发射特征参数与试件裂纹扩展存在相关性，可用于试件宏观裂缝断裂预警；三维定位可以有效地跟踪试件主裂纹面的位置，反映沥青混凝土低温开裂的动态演化过程。
陈正伟[2]等通过半圆弯拉（SCB）试验分析不同RAP掺量和沥青老化程度的再生沥青混合料抗裂性能，发现高RAP掺量的再生沥青混合料的抗开裂能力较差，采用柔性指数可以评价沥青混合料的抗裂性能。
宋卫民[3]等基于断裂力学理论分析了不同温度和RAP掺量下再生沥青混合料的中低温抗裂性能。
发现-10℃时RAP掺量为25%的沥青混合料应力强度因子()最大，但断裂能随着RAP掺量增加逐渐降低；25℃时可以用等效应力强度因子（）评价沥青混凝土的中温断裂韧性。
杜健欢[4]等通过间接拉伸试验研究骨架结构的沥青混合料低温抗裂性能及裂纹扩展情况。
Zhenghua Lyu[5]借助扫描电镜揭示水泥乳化沥青砂浆的开裂机理，发现在微裂纹形成和现象学的疲劳破坏两个阶段疲劳位移有一个转折点存在，可表征混合料内部损伤的加剧、宏观裂纹的形成和模量的降低。
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究动态断裂韧性实验（DynamicFractureToughnessExperiment，DFTE）是近几十年来用于研究材料抗裂性能的一种重要手段。
它用于模拟各种外力和外界条件下材料抗裂性能，以及分析材料的抗裂本构性质。
在这一实验背景下，数字图像相关技术（Digital Image Correlation，DIC）作为一种非破坏性测量技术，被越来越多地应用在DFTE研究中。
DIC是将相关图像处理和图像匹配技术与测量技术有机地结合在一起的一种测量技术。
它具有较高的灵敏度和较高的测量精度，可以实现实时非破坏性测量，是检测材料力学性能的重要手段。
随着本文研究内容的发展，DIC技术已经成为DFTE研究的重要工具。
二、研究内容本文将探讨DIC技术在DFTE中的应用以及可能带来的影响。
首先，本文将介绍DFTE实验原理，以更好地了解DIC技术在DFTE实验中的应用背景。
其次，本文将重点介绍DIC技术的仪器结构、测量原理以及使用DIC技术进行DFTE实验的操作步骤。
此外，本文还将探讨DIC技术在DFTE实验中可能带来的影响。
最后，本文将简要介绍目前DIC技术在DFTE实验中的应用现状。
三、原理介绍1. DFTE实验原理DFTE实验的基本原理是在模拟的外力作用下，测试样本的应力应变分布，从而判断材料的抗裂性能。
实验中通常使用两种不同的外力：第一种是单向张力，第二种是特定量的外力，使样本中裂纹顺着梁的轴线发展，最终达到破坏状态，以获取材料的抗裂性能参数。
2. DIC技术介绍DIC技术是一种非破坏性的图像测量技术，是通过图像处理技术和图像匹配算法，实现实时非破坏性测量的一种技术。
它的基本过程是将拍摄的多帧图像（被测物体）及其对应的参考图像（未被试模板）作为输入，通过把被测图像与参考图像进行匹配，从而获得两帧图像之间的相关位移分布，从而获取样本的应变分布就是DIC技术的原理 3. DIC技术在DFTE实验中的应用DIC技术通常被应用于DFTE实验的前期，用来分析测试样本的应力应变分布。
沥青混合料降温收缩断裂特性研究
沥青混合料降温收缩断裂特性研究【摘要】路面是国家的重要设施，我们必须要保证路面的质量才能使得路面能够更好的为我们服务。
然而目前低温收缩开裂是目前沥青路面的主要破坏形式。
为了使得沥青路面能够很好的得到保护，我们必须对沥青混合料降温收缩断裂特性进行研究，从而采取科学有效的措施防止沥青路面的低温收缩开裂。
根据本人的一些相关经验，谈谈对沥青混合料降温收缩断裂特性的一些看法，与大家共同进行交流，希望对大家有所帮助。
【关键词】沥青混合料；降温收缩断裂；特性研究1.前言由于沥青路面有着很多的优点，目前在许多国家都广泛使用。
这些有点主要包括：力学强度相对较高、行车较平稳以及便于维修等优点。
但是近年来随着经济和社会的不断发展，公路作为一项非常重要的设施，目前面临着很大的考验。
随着经济的发展，路面所面临的压力也越来越大，许多路面都受到了不同程度的破坏。
其中路面开裂就是一个非常常见的危害，我们必须要采取科学合理的措施进行处理，才能使得路面更好的为我们服务。
2.沥青路面低温开裂的原因目前造成沥青路面低温开裂的原因相对较多。
影响沥青路面裂缝的原因主要有以下几个。
首先沥青和沥青材料的性质对于路面裂缝的影响有着非常关键的影响。
其次，气候条件、交通量以及车辆等方面的因素也对沥青路面低温开裂有着很大的影响。
由于一些客观因素我们无法进行调整，所以我们只有采取一些科学合理的措施对沥青材料的性质等进行处理，从而使得沥青路面的开裂减少，使得沥青路面的质量得到提高。
提高沥青路面低温下的抗压能力，然而目前沥青混合料低温性能的试验方法和评价指标存在着问题，我们必须采取科学合理的措施进行处理，这样才能有效的防止沥青路面的低温开裂。
3.目前沥青路面低温开裂的试验方法有效的防止沥青路面的低温开裂，我们必须要对沥青路面的低温开裂进行研究。
目前研究沥青路面低温开裂的方法主要有以下几个。
3.1 间接拉伸试验间接拉伸试验也就是劈裂试验，通过加载圆柱形试件的轴向，通过一定的速率加载，从而得到沥青及混合材料的劈裂强度以及变形强度。
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究在有关工程材料动态断裂韧性行为的研究中，行为场数据可以很容易地由照相或其他形式的应变测量方法获得，这是一个非常重要的工具。
DIC（数字图像相关）技术是一种应变测量方法，在动态断裂韧性实验中有着重要的作用。
DIC技术可以实时检测应变，并可以用于实时地监测动态断裂行为。
DIC技术通过在形变图像上选取合适的像素点，以获取准确的应变梯度信息，以及使用图像处理技术和计算流体力学模拟技术来模拟动态断裂行为来进行应变测量。
DIC技术可以准确测量应变量，如应变率、位移、破坏应变、断裂应变等，以及时间序列变化，从而对动态断裂韧性行为进行有效监控。
此外，DIC技术还具有较高的可编程性，可以较好地处理实验中的复杂刚体运动，并可以用于多种实验参数，如材料参数、荷载模式和断裂应变等的在线测量。
本研究将DIC技术应用于分析动态断裂韧性实验中的行为场，进行了实验和模拟研究。
本实验首先利用粒子增强砂浆（PEF）作为样品，采用不同的应变率、初始温度和湿度，以及不同厚预制板厚度，模拟动态断裂韧性实验，并以DIC技术捕获实测数据。
实验表明，DIC 技术能够准确捕获材料的应变，并能够模拟出动态断裂行为的完整过程。
此外，DIC技术还可以捕获材料的表面裂纹，从而更深入地分析动态断裂行为。
为了更深入地探究动态断裂韧性行为，本研究还将DIC技术与有限元分析相结合，建立了一套基于PEF材料的数值模拟模型，用于模拟动态断裂韧性实验。
该模型结合了dic检测应变、应力和流体力学以及失效模型，可以模拟PEF材料动态断裂韧性实验的行为场。
本研究还利用实验试验模拟结果与有限元结果进行比较，表明有限元结果与实验试验结果基本一致，证明了该模型的可行性和准确性。
本研究的实验研究结果表明，dic技术可以准确地度量材料的动态断裂韧性行为，并可以将其应用于实际工程中。
此外，本研究还建立了一套有限元模型，用于动态断裂韧性实验的模拟，其结果与实验试验结果基本一致，表明有较强的实用性。
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究动态断裂韧性实验是在一定的动态应变加载条件下进行的测试，其目的在于研究材料的断裂行为。
近年来通过应用Digital Image Correlation(DIC)技术，可以更好地研究材料在断裂过程中的应变/应力分布及韧性行为，获得更精准的测试结果。
本文将分析应用DIC 技术研究动态断裂韧性的优势，并且以DIC技术在动态断裂韧性实验中的应用为例，详细介绍DIC技术的原理，着重说明DIC技术在这类实验中的重要性。
正文：一、动态断裂韧性测试动态断裂韧性测试是对材料进行微观破坏试验，以观察在恒定速度加载断裂时，材料素居断裂的形态、位置和机理以及动态断裂韧性的研究。
通过动态断裂韧性测试，可以有效的发现和预测材料的断裂行为，并且可以检测、分析材料的韧性行为和性能。
由于动态断裂韧性测试的运行速度较快，人们难以采用传统的视景技术来研究材料在断裂过程中的应变/应力分布及韧性行为。
因此，近年来出现了一种新的测试技术，叫做Digital Image Correlation (DIC)技术，它可以更好的研究材料的应变/应力分布及韧性行为，从而获得更精准的测试结果。
二、应用DIC技术研究动态断裂韧性的优势采用DIC技术研究动态断裂韧性有很多优势，其中包括：（1）准确度高。
DIC技术可以提供比其他传统测试方法更高的精度和稳定性。
（2）测试灵活。
可以在不同的材料条件下进行测试，并且可以根据实验者的要求进行一些调整，使测试结果更具可用性。
（3）DIC技术采用了一种基于图像匹配和追踪的技术，可以获得更精确的应变/应力数据，并且可以研究材料在断裂过程中的韧性行为。
（4）结果实时更新。
可以实时获取各个阶段的应变/应力数据，并且可以根据实验结果进行实时修正。
三、DIC技术在动态断裂韧性实验中的应用DIC技术在动态断裂韧性实验中的应用十分重要，它可以有效的观察和分析材料在断裂过程中的应变/应力分布及韧性行为。
动态断裂韧性实验中DIC技术应用研究
动态断裂韧性实验中DIC技术应用研究作者：曲嘉李东昌黄超来源：《中国测试》2016年第10期摘要：高速冲击动态断裂韧性的加载和测试技术一直是近年关注的热点，随着计算机和光学传感器的发展，采用数字图像相关方法测量材料的动态断裂韧性已成为重要选择。
该文基于分离式Hopkinson压杆原理的加载技术，通过高速摄影机拍摄高速冲击下三点弯曲试样裂纹的起裂和扩展，运用数字图像相关技术分析裂尖场的散斑图像，计算得到相应的应变场变化，试样外表面处于平面应力状态，其裂尖应变场呈现“0”型，而非试样对称面所处于的平面应力状态下呈“8”型。
结果表明，DIC技术可以应用于动态断裂韧性实验，也证明裂尖场粘贴的应变片测量试样起裂的有效性。
关键词：数字图像相关；动态断裂韧性；分离式霍普金森压杆；不锈钢文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）10-0045-04Abstract： The high speed dynamic fracture toughness loading and testing technology has become the focus of the public. With the development of computer and optical sensors， measuring the dynamic fracture toughness of materials with digital image correlation method has become an important choice. Based on the principle of split Hopkinson pressure bar （SHPB） loading technique， a high-speed camera was used to photograph crack initiation and propagation process of three-point bending specimen under high-speed shocking， and analyze the speckle image of crack tip by digital image correlation method. The developing processing of strain field was obtained. In conclusion， the outside surface of the specimen is in plane stress state and the strain field of the crack tip is in “0” shape instead of the "8" shape. The results showed that the DIC technique could be applied to the dynamic fracture toughness test， and it also proves the effectiveness of the strain gage measuring the crack initiation.Keywords： digital image correlation； dynamic fracture toughness； SHPB； stainless steel0 引言断裂韧性是材料抵抗破坏的重要参数，随着断裂力学工程应用的逐步深入，已成为研究者关注的热点[1]。
研究沥青混合料的新的技术手段
研究沥青混合料的新的技术手段沥青混合料是道路建设中常用的材料之一，而研究沥青混合料的新的技术手段对于提高道路建设质量和降低维护成本具有重要意义。
本文将介绍几种新的研究沥青混合料的技术手段，并分析其优劣势。
一、基于纳米材料的研究方法近年来，纳米材料在材料科学领域的应用日益广泛。
研究人员发现，将纳米材料添加到沥青中可以显著改善沥青混合料的性能。
例如，添加纳米粒子可以提高沥青的抗老化性能和抗裂性能。
此外，纳米材料还可以增强沥青的粘附性和改善其稳定性。
因此，基于纳米材料的研究方法被认为是研究沥青混合料的新的技术手段之一。
二、基于生物材料的研究方法随着环保意识的提高，研究人员开始关注使用生物材料来改善沥青混合料的性能。
例如，一些研究表明，将植物纤维添加到沥青中可以提高其抗裂性能和抗水性能。
此外，生物材料还可以改善沥青的可再生性，减少对化石燃料的依赖。
因此，基于生物材料的研究方法也是研究沥青混合料的新的技术手段之一。
三、基于机器学习的研究方法机器学习是一种人工智能的分支领域，可以通过对大量数据进行学习和分析来发现模式和规律。
在研究沥青混合料时，研究人员可以利用机器学习算法对大量实验数据进行分析，从而找到影响沥青混合料性能的关键因素。
通过建立预测模型，可以预测不同配比和工艺参数下沥青混合料的性能。
因此，基于机器学习的研究方法可以帮助研究人员更好地理解沥青混合料的性能，并优化设计和施工过程。
四、基于数字化技术的研究方法数字化技术的发展使得研究沥青混合料的过程更加高效和精确。
例如，利用三维扫描技术可以对沥青混合料的微观结构进行精确的测量和分析。
此外，基于计算机模拟的方法可以模拟不同工艺参数对沥青混合料性能的影响，从而指导实际工程中的设计和施工。
因此，基于数字化技术的研究方法可以提高研究效率和准确性。
基于纳米材料、生物材料、机器学习和数字化技术的研究方法是研究沥青混合料的新的技术手段。
这些方法可以提高沥青混合料的性能，并为道路建设提供更好的材料选择和工艺指导。
沥青混合料论文：基于扩展有限元法的沥青混合料开裂特性研究
沥青混合料论文：基于扩展有限元法的沥青混合料开裂特性研究【中文摘要】沥青混合料是一种准脆性材料,其断裂行为具有温度和加载速率依赖性。
材料开裂过程中的软化行为与集料的互锁、滑移有关,同时沥青胶浆表现出粘聚性和粘弹性性能。
为了研究沥青混合料断裂过程区(Fracture process zone, FPZ)的开裂软化和粘弹性影响,本文提出了一种改进的内聚力模型(Improved cohesive model)。
利用沥青混合料高温蠕变试验确定了沥青混合料松弛模量主曲线,获得了沥青混合料的粘弹特性参数。
介绍了断裂能的测定方法,并利用三点弯曲梁试验(Single-edge notched beam, SEB)试件对不同温度下的断裂能进行测定,最后对断裂能的变化进行分析。
基于扩展有限元法(Extend finite element method, XFEM)和改进的内聚力模型利用ABAQUS有限元软件对沥青混合料圆盘拉伸试验(Disk-shaped compact tension, DCT)进行模拟,重点分析了基体材料粘弹性(松弛模量)和断裂参数(断裂能)的影响,利用数值分析结果与Wagoner试验结果进行对比,发现改进的CZM本构能够很好的模拟裂纹扩展,同时也表明扩展有限元法在裂纹模拟过程中克服了常规有限元法的缺点,避免常规有限元法在分析裂纹开裂问题时的繁琐前处理,展现扩展有限元法的独特优势。
分别考虑基体材料的弹性和粘弹性,对SEB试验进行模拟,发现基体材料分别看作弹性、粘弹性得到的数值结果均与试验结果吻合较好,并且在-10℃,沥青混凝土的粘弹性影响非常小。
对混合模式的SEB试件进行模拟,预测了裂纹扩展路径,与实测结果吻合较好。
【英文摘要】Asphalt mixture is a quasi-brittle meterial that exhibits time and temperature despendent fracture behavior. Softening of the matirial can be associatted to interlocking and sliding between aggregate, while the asphalt mastic display cohesion and viscoelastic properties. To properly account for both progressive softening and vicoelastic effects occurring in a relatively large fracture process zone(FPZ), a improved cohesive zone modelis employed. The viscoelastic parameters of asphalt mixture are calculated by main curve of relaxed modulus, which could obtained by creep test. The methods of detemine of fracture energy were introduced, which were analyzed in different tempratures by single-edge notched beam (SEB). This paper applies extend finite element (XFEM) and cohesive zone model (CZM) to simulate the crack propagation of disk-shaped compact tension of asphalt mixture. Effecting of the bulk properties (e.g. relaxtion modulus) and fracture parameters (e.g. cohesive fracture engergy) had been analyzed. Numerical results and Wagoner testresults were compared to prove that the improved CZM were appropriateness to simulate crack progagation. It also showed that the extend finite element overcomede the shortcomings in crack siumulation, to avoid the tedious pretreatment in crack initiation using conventional finite element, to show the unique adavantages of the extend finite element method considered separately the elastic and viscoelastic of the bulk matirial, it was found that the numerical results were in good agreement with the experiment with the experimental, and at -10℃, the effect of the viscoelastic of asphalt mixture is very small. Simulating of the mixed-mode SEB predicted crack propagation path, which were agreed with experiment.【关键词】沥青混合料粘弹特性改进的内聚力模型扩展有限元法开裂特性【英文关键词】Asphalt mixture Viscoelasticity Improved cohesive zone model Extend finite element method Crack characteristic【目录】基于扩展有限元法的沥青混合料开裂特性研究摘要5-6ABSTRACT6第1章绪论9-16 1.1 研究背景9-10 1.2 国内外研究现状及分析10-14 1.2.1 线弹性断裂力学11-12 1.2.2 内聚力模型研究现状12-13 1.2.3 扩展有限元法研究进展13-14 1.3 主要研究内容和技术路线14-16第2章断裂力学基本原理与内聚力本构模型研究16-42 2.1 断裂力学基本理论16-24 2.1.1 线弹性断裂力学16-21 2.1.2 弹塑性断裂力学21-24 2.2 粘弹性力学基本理论24-31 2.2.1 粘弹性材料的基本特性24-26 2.2.2 粘弹性本构理论26-28 2.2.3 粘弹性本构关系的模型理论28-31 2.3 沥青混合料的断裂特征31-33 2.3.1 准脆性材料行为31-32 2.3.2 断裂行为中的粘弹性32-33 2.4 内聚力本构模型研究33-41 2.4.1 内聚力本构模型的一般性质33-34 2.4.2 内聚力模型有限元基本理论34-35 2.4.3 内聚力模型本构关系35-41 2.5 本章小结41-42第3章沥青混合料内聚力模型参数测定及分析42-58 3.1 试验设计42-45 3.2 沥青混合料抗拉强度的测定45-47 3.3 沥青混合料粘弹性参数的测定47-51 3.4 断裂能的测定51-56 3.5 本章小结56-58第4章扩展有限元法对沥青混合料DCT裂纹开裂数值模拟58-78 4.1 扩展有限元法基本原理58-67 4.1.1 单位分解法58-59 4.1.2 水平集法59 4.1.3 扩展有限元法59-67 4.2 沥青混合料DCT试件开裂扩展有限元数值模拟67-76 4.2.1 DCT几何尺寸及模型参数选择68-70 4.2.2 模型网格划分及扩展有限元单元有效尺寸70-72 4.2.3 有限元与试验结果对比分析72-74 4.2.4 参数敏感性分析74-76 4.3 本章小结76-78第5章沥青混合料带预切口的SEB试验研究78-91 5.1 试验发展78-79 5.2 带预切口的SEB试件数值模拟79-85 5.2.1 试件尺寸和边界条件选择79-80 5.2.2 材料参数选择80-81 5.2.3 数值计算结果81-85 5.3 混合模式的SEB数值模拟85-90 5.3.1 几何模型及材料参数选择87-88 5.3.2 数值分析结果88-90 5.4 本章小结90-91第6章结论与展望91-93 6.1 主要结论91-92 6.2 进一步的研究建议92-93参考文献93-97致谢97-98研究生履历98-99。
基于DIC技术的沥青混合料断裂特性实验研究
关 键 词 数字 图像相关方法 沥青混合料 断裂力学 裂缝 中 图分 类 号 ： Ｕ４ １ ４ 文献 标 识 码 ｎ ｏ ｆ ＤＩ Ｃ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｔ ｏ Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ａｓ ｐｈ ａ ｌ ｔ Ｍｉ ｘｔ ｕ ｒ ｅ Ｆｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ
Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ，Ｋｕ ｎ ｍｉ ｇ ｎ ６ ５ ０ ２ １ ４ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ｔ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｄ ｅ ｃ ｋ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ
基于Ｄ Ｉ Ｃ技 术 的沥 青混合料 断裂特性 实验研 究／ 晏 永 等
・ １ ２ ５ ・
基 于 ＤＩ Ｃ技 术 的沥 青 混合 料 断裂 特 性 实验 研 究
晏 永 ， 郭大进 ， 封基 良 ， 郭 荣鑫 ， 颜 峰
（ １ 昆明理工 大学 云南 省先 进材料力学行 为与微观结构 设计高校重点实验室 ，昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ；
ＹＡＮ Ｙ ｏ ｎ ｇ ，Ｇ ｕ ｏ Ｄ ａ ｊ ｉ ｎ ，Ｆ Ｅ ＮＧ Ｊ ｉ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ，Ｇ ＵＯ Ｒ ｏ ｎ ｇ ｘ ｉ ｎ ， ＹＡＮ Ｆ ｅ ｎ ｇ
基于DIC技术的沥青混凝土开裂特征量化研究
第16卷第7期铁道科学与工程学报Volume16Number7 2019年7月Journal of Railway Science and Engineering July2019 DOI:10.19713/ki.43−1423/u.2019.07.007基于DIC技术的沥青混凝土开裂特征量化研究洪哲，杨树(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：基于DIC技术应用半圆弯曲试验研究沥青混凝土的断裂特性，测量如下断裂指标：裂缝开口位移(CMOD)、裂尖开口位移(CTOD)和δ25，提出更为全面的开口位移矩阵作为开裂特征量化指标，用以评价沥青混凝土断裂过程中裂缝尖端复杂的断裂特性。
研究结果表明：裂缝尖端内聚力区域不一定唯一，且具有不规则和不连续等特点。
位移开口矩阵为重新定义裂缝以及量化蠕变特性提供了新依据。
关键词：数字图像相关技术；沥青混凝土；断裂研究；开口位移矩阵中图分类号：U414文献标志码：A文章编号：1672−7029(2019)07−1652−08Quantitative research on cracking characteristics ofasphalt concrete based on DIC technologyHONG Zhe,YANG Shu(School of Civil Engineering,Hunan University,Changsha410082,China)Abstract:In this paper,DIC technology was used to study the fracture characteristics of asphalt concrete using semicircular bending test,and the following fracture indicators were measured:Crack Opening Displacement (CMOD),Crack Tip Opening Displacement(CTOD)andδ25.A more comprehensive open displacement matrix was proposed as the quantitative index of cracking characteristics to evaluate the complex fracture characteristics of crack tip in asphalt concrete fracture process.The results show that the cohesive zone is not unique,irregular and discontinuous before crack tip.The displacement opening matrix provides a new basis for redefining fracture and quantifying creep characteristics.Key words:digital image correlation technology;asphalt concrete;fracture research;opening displacement matrix温度裂缝作为沥青路面主要病害之一，严重影响道路的使用寿命以及行车舒适[1]。
基于DIC方法的地聚合物混凝土断裂过程分析
基于DIC方法的地聚合物混凝土断裂过程分析谢子令;周华飞;杨克家;孙林柱【摘要】为了量化研究地聚合物混凝土断裂过程参数的演化过程,采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法及夹持引伸计法对含初始缺口粉煤灰基地聚合物混凝土试样在三点弯曲加载过程中的裂缝口张开位移(CMOD)、裂尖张开位移(CTOD)及裂缝扩展长度进行测试与计算分析.结果表明:DIC测试的裂缝口张开位移与夹持引伸计测试值吻合较好,试样经历了起裂、裂缝的稳态和亚稳态扩展及失稳破坏阶段;基于DIC测试的裂尖张开位移与基于弹性等效的理论计算吻合较好,但基于DIC裂缝扩展长度的测试值与弹性等效裂缝扩展长度的计算值之间存在较大偏差,导致这一差别的主要原因是由于地聚合物混凝土与水泥混凝土一样存在断裂过程区.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2015(018)006【总页数】6页(P982-987)【关键词】地聚合物混凝土;数字图像相关方法;断裂过程区;裂缝扩展【作者】谢子令;周华飞;杨克家;孙林柱【作者单位】温州大学建筑工程学院,浙江温州325035;温州大学建筑工程学院,浙江温州325035;温州大学建筑工程学院,浙江温州325035;温州大学建筑工程学院,浙江温州325035【正文语种】中文【中图分类】TU526地聚合物材料是近年来新发展起来的一类碱激发胶凝材料［1］.与水泥胶凝材料相比，其具有较低的碳排放量［2－3］，较好的耐久及耐腐蚀性［4－5］、耐高温性［6］以及较高的钢筋黏结力［7］等特点，可作为胶凝材料来制备混凝土材料及其构件［8－9］.然而地聚合物混凝土与普通的水泥混凝土类似，是准脆性材料，易发生脆性断裂，因此研究及掌握其断裂行为是将该材料应用于结构工程的关键问题之一.近年来，国内外研究者对纤维增强地聚合物以及素地聚合物混凝土的断裂韧性进行了一些研究［10－13］，得出了地聚合物混凝土断裂韧性较同强度等级水泥混凝土断裂韧性高的一致性结论，但在地聚合物混凝土断裂过程方面的研究鲜见报道，同时在水泥混凝土断裂力学方面的研究成果能否直接用于地聚合物混凝土还有待深入研究.数字图像相关（DIC）方法是根据物体表面随机分布的粒子光强在变形前后的概率统计相关性来确定物体的位移或变形的光学测量方法，具有全场性、非接触式和三维等独特优点［14］.该方法已被成功应用于材料断裂过程的裂纹扩展行为［15－17］以及构件破坏［18］等方面的研究.本文结合DIC方法与传统夹持引伸计方法，对含预制缺口的粉煤灰基地聚合物混凝土试样在三点弯曲加载过程中的裂缝张开位移以及裂缝扩展长度进行了定量化的研究.首先基于DIC测试的位移场u，得到预制裂缝口张开位移（crack－mouth－opening displacement，CMOD），将其与基于夹持引伸计测试结果进行对比来验证DIC测试结果的准确性；随后将DIC测试的裂尖张开位移（crack－tip－opening displacements，CTOD）与基于弹性等效裂缝的计算结果进行对比分析，旨在揭示粉煤灰基地聚合物混凝土断裂过程的裂缝演化，以及探讨用于描述水泥混凝土断裂过程的弹性等效裂缝方法在地聚合物混凝土材料上应用的可行性；最后对比分析裂缝扩展长度Δa的DIC测试值与基于弹性等效裂缝方法下的计算值，以揭示实际的微裂纹区与计算等效裂缝的区别.1 试验1.1 原材料制备地聚合物混凝土所用的胶凝材料为低钙粉煤灰及少量S95级粒化高炉矿渣；砂为中砂（细度模数2.4）；粗骨料为粒径小于20mm 的碎石；激发剂采用18mol／L的氢氧化钠溶液与市售泡花碱（相对密度1.35，模数3.3，其中Na2O，SiO2，H2O 的质量分数分别为7.9%，27.9%，64.2%）按1∶3（质量比）混合而成.1.2 地聚合物混凝土试样的制备根据前期大量配合比设计，选定制备地聚合物混凝土所用石子、砂、粉煤灰、矿渣和复合激发剂用量分别为1 050，565，420，180，200kg／m3.在该配比下制备的粉煤灰基地聚合物混凝土的强度高，且流动性好.称取规定量的砂、粗骨料以及粉煤灰倒入双卧轴混凝土搅拌机中，干拌5min，加入规定量的激发剂溶液再搅拌5min，将拌和物装入100mm×100mm×515mm 试模中，振动成型5min，并在成型面覆盖聚乙烯膜.将成型试件放入60℃烘箱中养护24h后脱模，然后放置在室内环境至28d龄期，最后采用岩石切割机进行预制缺口的切割，预制缺口宽度为3mm，长度a0为20mm.1.3 试验装置通过电子万能试验机对预制缺口粉煤灰基地聚合物混凝土试样进行三点弯曲加载，加载速率为0.05mm／min.通过夹持引伸计测试预制缺口处的张开位移CMOD，固定引伸计的楔形垫块厚度H0为1.7mm，试样跨度S，宽度t 和高度b 分别为400，100和100mm，加载示意见图1.通过2台工业相机对试样预制缺口附近的散斑图像进行同步采集，采集频率为10Hz，将采集的照片导入数字图像相关分析软件（Vic 3D，CSI）进行分析，即可得到裂缝附近变形场及其演化过程.1.4 基于DIC方法的CTOD 及Δa的确定预制切口尖端张开位移CTOD 及裂缝扩展长度Δa是断裂力学分析中2个重要参数，图2给出了这2个参数的定义.图1 单边缺口三点弯曲试样Fig.1 Single－edge－cracked three－point bend specimen（size：mm）图2中，裂缝的萌生及扩展将导致裂缝左右两侧位移u 的突变，而其突变量即为裂尖张开位移CTOD，基于DIC技术可测试出不同荷载作用下试样的表面位移场.图3显示了不同荷载作用下，u 沿过裂缝尖端直线MN（y＝0）上的分布情况.图2 裂缝尖端示意图Fig.2 Schematic near crack tip图3 不同荷载下试样MN 线上位移u 的分布Fig.3 Displacements ualong line MN on specimen at three load points由图3可见，在加载初期，荷载增大至1.96kN（0.3Pmax，Pmax为峰值荷载），u 值随着x值线性变化，无明显突变，这表明裂缝口未出现开裂；当荷载增大至6.52kN（Pmax）时，u值在裂缝口附近出现突变，两侧的突变量为9.7μm，表明裂缝已经扩展，CTOD为9.7μm；当荷载降低至3.92kN（0.6 Pmax）时，u值急剧增大，CTOD 达到92.7μm.因此通过跟踪分析裂纹尖端u 值的突变量，即可得到不同荷载作用下CTOD 的演化过程.通过分析不同荷载作用下，裂缝尖端附近u场沿y轴方向分布情况，可了解裂纹的扩展行为.图4（a）显示了峰值荷载作用下，沿裂缝扩展方向区域的u场分布情况.由图4（a）可以看出，在裂缝口附近u场出现明显突变，表明试样已开裂.进一步对裂缝尖端区域的u场沿x 方向进行求导，并绘制出du／dx 沿y轴（裂缝扩展方向）的变化趋势图，如图4（b）所示，由此可确定该荷载下裂缝扩展长度Δa 为11.5mm.因此基于DIC测试的位移场可得到不同荷载作用下的CTOD及Δa等重要断裂力学指标.1.5 基于夹持引伸计方法的CTOD 及Δa的确定图4 峰值荷载作用下裂缝附近的u场分布情况Fig.4 Displacement uat the load of Pmax预制缺口试样在三点弯曲过程中裂缝口张开位移CMOD，荷载P 及裂缝长度a （初始裂缝长度a0与裂缝扩展长度Δa 之和）之间的关系可由式（1）表示［19］：式中：E 为试样的弹性模量.考虑到固定夹持引伸计楔形块厚度H0的影响，对式（1）进行修正［20］，结果见式（3）：在本文的计算中，E 的确定是将P－CMOD 曲线中线性段（0.2Pmax～0.4Pmax）的斜率值（P／CMOD）代入式（3）并取a＝a0计算得到的，该试样的弹性模量为30.7GPa.基于夹持引伸计法的P－CMOD测试结果，通过迭代法对式（2），（3）进行求解，可计算出不同P 值下的裂缝长度a，进而根据Δa＝a－a0，得到裂缝扩展长度Δa的演化情况.裂缝口张开位移CMOD 与任意点裂缝张开位移（crack－opening－displacements，COD）的关系可由式（4）给出［21］：式中：x 为任意点到距裂缝口的距离.将CMOD 的测试结果及裂缝长度a 的计算结果代入式（4），并取x＝a0＋H0（楔形块厚度修正）可计算出裂尖张开位移CTOD.2 试验结果与分析首先基于DIC 测试预制裂缝口两侧的位移场u，并根据1.4小节阐述的方法，可得到预制裂缝口张开位移CMOD，将其与基于夹持引伸计测试结果进行对比，来验证DIC 测试结果的准确性；随后将DIC测试的CTOD 与基于式（2），（3）和（4）的计算结果进行对比分析，来探讨计算公式对于地聚合物混凝土的适用性；最后对比分析Δa 的测试值与计算值，以揭示实际的微裂纹区与计算等效裂缝的区别.2.1 DIC测试结果准确性验证基于DIC测试的CMOD 是预制裂缝口处的张开位移，而夹持引伸计测试的是预制裂缝口外1.7mm（H0＝1.7mm）处的张开位移，两者的比值近似等于（Δa＋a0）／（Δa＋a0＋H0），对于a0＝20mm的试样，其最大偏差为6.8%，且随着裂缝扩展长度Δa的增大而减小，因此本文未考虑此差别带来的影响，直接将两者进行对比分析，其结果如图5所示.由图5可以看出，两种方法测试结果吻合较好，表明基于DIC方法的位移场测试精度与传统夹持引伸计法相当.在荷载的上升段，即低CMOD 值下，DIC测试结果波动较大，但与夹持引伸计测试结果基本吻合；峰值荷载后，随着CMOD 增大，DIC 测试结果比较稳定，且与夹持引伸计测试结果吻合较好.P－CMOD曲线经历线性o－a 段、非线性a－b 段、P随CMOD 增大而缓慢下降的b－c 段以及P 急剧减小的c－d 段.图5 P－CMOD曲线图Fig.5 Curves of P－CMOD2.2 CTOD 及Δa的测试与计算结果对比分析图6给出的是P－CTOD 曲线图.由图6 可见，在加载初期CTOD 随P 线性增加，这表明试样处于弹性变形阶段，预制缺口尖端区域无新裂缝产生；当P 增大至4.4kN（0.646Pmax）附近时，P－CTOD 变化趋势逐渐偏离初始的线性段，表明裂缝尖端出现了新的损伤，对应着试件的起裂［20］.与图5 的结果类似，根据曲线斜率变化可将P－CTOD 曲线分成4个阶段，即初始的线性o－a 段；a－b段的裂缝稳态扩展阶段，此阶段CTOD 随P 增大而增大；b－c 段的裂缝亚稳态扩展阶段，此阶段P 随CTOD 增大而缓慢减小，CTOD 从9.8μm 增大至28.0μm，而荷载从Pmax降低至0.964Pmax，降低了3.6%；c－d 段的失稳破坏阶段，此阶段P 随CTOD 的增大而迅速减小.对比DIC测试结果与基于式（2），（4）的计算结果可以看出两者在试样开裂后存在一定的偏差，特别是在裂纹失稳扩展的c－d 段，但最高偏差也仅6%左右，随后两者的结果趋于一致.可见用于描述水泥混凝土的裂缝扩展的式（2），（4）能较好地描述地聚合物混凝土P－CTOD演化关系.图6 P－CTOD曲线图Fig.6 Curves of P－CTOD图7显示了P－Δa 测试及计算结果.显然依据曲线斜率的变化可将P－Δa 曲线分成4 个阶段，即Δa为零的线性o－a 段；Δa随P 的增大而增大的a－b段；过峰值荷载（b点）后出现了P－Δa 曲线小斜率平台的b－c 段，即裂缝的亚稳态扩展阶段；随后随着Δa的增大，试件的抗力P 迅速减小，即进入裂纹失稳扩展的c－d 段.图7 P－Δa关系曲线Fig.7 Load vs.crack extension length对比图6，7可以看出，P－CTOD与P－Δa曲线具有较高的相似性，这表明CTOD与Δa具有一定的相关性.当P增大至3.9～4.4 kN（0.600Pmax～0.646Pmax）时，Δa保持为零，表明预制裂缝未发生扩展.当荷载增大至4.56kN （0.7Pmax）时，Δa 增大至3.92mm，表明该荷载作用下，预制缺口处新的裂缝已萌生并向前扩展.然而，基于式（2），（3）计算得到的裂缝扩展长度Δa与基于DIC 测试的微裂纹扩展长度Δa偏差较大，偏离程度随荷载呈现先增后降的趋势，如峰值后P 降低至5.3kN 附近时，Δa 的DIC测试值为50.34mm，而基于式（2），（3）的计算值仅为31.62mm，较DIC测试结果小了37.2%，如图7所示.鉴于CTOD 测试及计算值吻合较好，而CTOD 与裂缝扩展存在一定的关联，将测试及计算的CTOD 与Δa的关系曲线进行对比分析，其结果如图8所示.由图8可见，相同的CTOD 下，Δa 实测值较基于式（2），（3）的计算值大，其差值随荷载裂纹演化过程呈先增后降的趋势.图8 CTOD－Δa关系曲线Fig.8 CTOD vs.crack extension length导致裂缝扩展长度测试值与计算值差别较大的主要原因是由于地聚合物混凝土与混凝土类似，均属于准脆性材料.在其断裂过程中，裂缝尖端会形成一个微裂缝区，即断裂过程区，见图9中DIC 测试的Δa涵盖区.该区域内裂缝并非完全是表面无应力的自由裂缝，而是包含了部分仍能传递黏聚应力的微损伤带［21］.描述荷载P，裂缝口张开位移CMOD 及裂缝长度a之间的关系式（1），（2）是以自由裂缝两侧的张开位移测试值为定解条件，对双调和应力函数级数解的待定常数进行确定，进而建立描述P－CMOD－a 关系的方程［22］.由于预制缺口根部及缺口尖端处均属于自由裂缝上的点，其两侧的张开位移CMOD 及CTOD 的测试值自然满足式（1），（2）的关系，详细结果如图5，6所示.因此，基于DIC测试的CMOD 及P 值，并通过式（1），（2）计算得到的裂缝长度a 是指表面无应力的自由裂缝长度，即在保证P－CMOD 相等的前提下，将裂缝面上分布着黏聚力的微裂纹等效为裂缝面上黏聚力为零的应力自由裂缝.等效裂缝扩展长度如图9中虚线部分所示，显然在P－CMOD 相等的条件下，无黏聚力作用的等效裂缝扩展长度Δa 较实际有黏聚力存在的裂缝扩展长度Δa 小.因此根据宏观的PCMOD测试结果，运用有限元方法反演得到的材料断裂过程区裂缝张开位移与黏聚力之间的本构关系并非材料的本征特性，应基于裂纹扩展区位移的场变量进行反演断裂过程区的本征本构［23］.图9 裂缝扩展长度模型Fig.9 Model for crack extension length3 结论（1）基于DIC方法测试的裂缝张开位移与夹持引伸计测试值吻合较好，该方法能较好地测试出试样断裂过程的裂缝演化行为.（2）地聚合物混凝土断裂过程经历了起裂、裂缝的稳态、亚稳态扩展及失稳破坏阶段.（3）用于水泥混凝土断裂过程描述的弹性等效裂缝方法，能较好地反映地聚合物混凝土宏观自由裂缝张开行为.（4）基于DIC的裂缝扩展长度的测试值与弹性等效裂缝扩展长度的计算值之间存在较大的偏差，导致这一差别的主要原因是由于地聚合物混凝土与水泥混凝土一样，均存在断裂过程区.参考文献：［1］van DEVENTER J S J，PROVIS J L，DUXSON P.Technical and commercial progress in the adoption of geopolymer cement［J］.Minerals Engineering，2012，29：89－104.［2］van DEVENTER J S J，PROVIS J L，DUXSON P，et al.Chemical research and climate change as drivers in the commercial adoption of alkali activated materials［J］.Waste and Biomass Valorization，2010，1（1）：145－155.［3］TURNER L K，COLLINS F G.Carbon dioxide equivalent（CO2－e）emissions：A comparison between geopolymer and OPC cement concrete ［J］.Construction and Building Materials，2013，43：125－130.［4］BAKHAREV T.Durability of geopolymer materials in sodium and magnesium sulfate solutions［J］.Cement and Concrete Research，2005，35（6）：1233－1246.［5］BAKHAREV T.Resistance of geopolymer materials to acid attack［J］.Cement and 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动态断裂韧性实验中dic技术应用研究
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究针对现有材料在动态断裂韧性实验中的科学性能研究，dic技术是一种理想的实时捕获2D/3D形变的技术。
该技术可以提供大量的数据，提高了材料力学性能的分析精度。
同时，dic技术在动态断裂韧性实验中具有自动化检测，高速采集和高精度检测等优势。
为了深入研究材料在动态断裂韧性实验中的表现，本文采用dic技术对现有材料的动态断裂韧性做了研究。
先，本文介绍dic技术的基本原理，建立实验所需的系统结构，以及dic技术数据的处理方法，为今后的动态断裂韧性实验提供理论支持。
其次，采用dic技术，根据试验模板的设计，研究了不同温度、压力、速度等条件下现有材料的动态断裂韧性性能。
此外，本文还对获得的结果进行了对比分析，并建立材料动态断裂韧性理论模型，提出了进一步改善动态断裂韧性的建议。
dic技术是一种实时捕获2D/3D形变的技术，它采用laser束来检测物体表面的微小形变，并结合相机获得图像，从而实现实时监测。
dic技术可以大量捕获现有材料在动态断裂韧性实验中的数据，并且具有自动化检测、高速采集和高精度检测等优势。
在实验前，首先要确定试验模板，并制定加载计划，采用不同温度、压力、速度等条件，进行实验。
然后，dic技术可以实时捕获试件表面形变的变化，并实现对试件的实时监测。
最后，结合仪器设备，可以获得实验数据，并进行处理分析，得到材料的动态断裂韧性性能。
在动态断裂韧性实验中，dic技术是一种理想的技术，可以大量获取试件表面形变的变化，提高了材料力学性能的分析精度。
采用不同温度、压力、速度等条件对现有材料进行实验，从而了解其动态断裂韧性性能，为材料用于实际应用提供参考。
同时，通过对获得的结果进行比较分析，建立动态断裂韧性理论模型，提出进一步提高动态断裂韧性的建议，将有助于材料在实际应用中的更好利用。
总之，dic技术是对材料动态断裂韧性实验研究的一种重要技术手段，通过该技术可以大量收集材料动态断裂韧性性能数据，为材料在实际应用中的更好利用提供参考。
沥青混合料力学特性和研究方法
作者： 陈勋
作者机构： 深圳市市政设计研究院有限公司,广东深圳518029
出版物刊名： 科技资讯
页码： 104-104页
主题词： 沥青混合料 非线性粘弹性性质
摘要：沥青混合料是高等级道路路面的主要建筑材料，多年来的研究表明其是一种复杂的热流变材料。
其变形与受力状态．温度及加载速率等多种因素有关。
其具有明显的各向异性、不均质、甚至不连续性，因此它具有复杂的非线性性质。
沥青混合料在受载情况下常常表现出明显的非线性粘弹性性质，过去对于其进行力学分析的研究往往局限于线粘弹性，使其优良的力学性能得不到充分的发挥。
粘弹性理论是在力学和材料之间发展起来的边缘科学，是连续介质力学的一个重要组成部分。
目前，国内外学者在粘弹性理论研究领域取得了许多重要的研究进展，线粘弹性理论已发展得较为完善，非线性粘弹性理论由于实验和数学上存在的困难尚处于不断的发展和完善之中。
基于VIC-3 D技术的沥青混合料界面力学特性实验研究
基于VIC-3 D技术的沥青混合料界面力学特性实验研究∗王岚;胡江三;陈刚;弓宁宁【摘要】In order to study the cracking and the development of crack of asphalt mixture,three point bending of semicircular specimens of SBS asphalt mixture was conducted.Based on digital image correlate,VIC-3D (video image correlate,3D)acquisition system and the calculation software was used respectively during the whole damage process of specimens for image acquisition and calculation of displacement field,strain field and the changing rate of them,the cracking and the development of crack were obtained.Then the crack position of specimens was observed using scanning electron microscope and principle of cracking and the development of crack were explained with the help of the analysis of the displacement field and strain field.The results show that:using the horizontal strain variation law with time to explore the traj ectory of cracks is reasonable,the fracture of specimens and the development of fracture both occur along the interface of asphalt mortar and coarse aggregate area,and tend to the interface of aggregates which have poor interface.The development rate of fracture related to the thickness of the interface area,so it can be predicted according to a representative value of the thickness of interface layer.%为研究沥青混合料开裂及裂缝发展规律,通过SBS 改性沥青混合料半圆试件三点弯曲实验,基于数字图像相关技术,利用 VIC-3D(video image corre-late,3D)采集系统对试件从加载到破坏全过程进行图像采集,并利用 VIC-3 D 软件计算得到试件在受弯拉过程中三维位移场、应变场的变化及变化速率,分析并得出裂缝出现及发展规律；利用扫描电子显微镜对开裂试件断口进行观察,结合位移场、应变场及其变化速率揭示了试件开裂及裂缝发展的机理。
基于DIC技术的大粒径水工沥青混凝土断裂性能研究
基于DIC技术的大粒径水工沥青混凝土断裂性能研究
卢建南
【期刊名称】《云南水力发电》
【年(卷),期】2024(40)4
【摘要】在水工沥青混凝土中断裂主要以张开型(I型)为主,为研究不同油石比下大粒径水工沥青混凝土的断裂性能,通过预裂缝小梁弯曲试验,并基于数字图像相关(DIC)技术对试件从加载到破坏过程中的水平应变进行分析。
结果表明:在试验范围内不同油石比对大粒径水工沥青混凝土的断裂性能影响并不显著。
不同油石比下沥青混凝土的临界应力强度因子和J积分断裂韧度变化均不明显,利用DIC技术可以较好地反映出试件在断裂过程中的应变情况,为沥青混凝土的断裂性能提供量化依据。
【总页数】5页(P68-72)
【作者】卢建南
【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV431.5
【相关文献】
1.基于DIC技术的沥青混合料断裂特性实验研究
2.基于DIC法的混凝土三点弯曲梁断裂性能试验研究
3.基于ESPI和DIC技术的混凝土断裂特性研究及对比分析
4.
基于DIC技术的混凝土往复荷载下断裂力学特性研究5.不同标号沥青对大粒径水工沥青混凝土断裂性能的影响
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沥青混合料劈裂试验
沥青混合料劈裂试验沥青混合料劈裂试验1 目的与适用范围1.1本方法适用于测定沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段时的力学性质，亦可供沥青路面结构设计选择沥青混合料力学设计参数及评价沥青混合料低温抗裂性能时使用。
试验温度与加载速率可由当地气候条件根据试验目的或有关规定选用，但试验温度不得高于30℃，如无特殊规定，宜采用试验温度15℃±0.5℃，加载速率为50mm/min。
当用于评价沥青混合料低温抗裂性能时，宜采用试验温度—10℃±0.5℃及加载速率1mm/min。
1.2本方法测定时采用沥青混合料的泊松比υ值，但计算的υ必须在0.2—0.5范围内。
劈裂试验使用的泊松比υ表一试验温度≤10 15 20 25 30 （℃）泊松比u0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 值1.3 本方法采用的圆柱体试件应符合下列要求1.3.1 最大粒径不超过26.5mm（圆孔筛30mm）时，用马歇尔标准击实法成型的直径为φ101.6mm±0.25mm试件，高为63.5mm±1.3mm。
1.3.2 从轮碾机成型的板块试件或从道路现场钻取直径φ100mm±2mm或φ150mm±2.5mm,高为40mm±5mm的圆柱体试件。
2仪具与材料2.1 试验机：能保持规定的加载速率及试验温度的材料试验机，当采用50mm/min的加载速率时，也可采用具有相当传感器的自动马歇尔试验仪代替。
但均必须配置有荷载及试件变形的测定记录装置。
荷载由传感器测定，应满足最大测定荷载不超过其量程的80%且不小于其量程的20%的要求，一般宜采用40RN或60RN传感器，测定精密度为10N。
2.2 位移传感器厅采用LVDT或电测百分表：水平变形宜用非接触式位移传感器测定，其量程应大于预计最大变形的1.2倍，通常不小于5mm，测定垂直变形精密度不低于0.01mm，测定水平变形的精密度不低于0.005mm。
沥青混合料低温冻断试验装置的研究.
沥青混合料低温冻断试验装置的研究张磊程小亮韩超欧阳剑交通科学与工程学院指导教师：谭忆秋薛忠军一、课题研究目的沥青路面低温开裂现象在寒冷地区普遍存在，裂缝的存在严重影响了路面的使用性能。
基于低温断裂机理的混合料低温冻断试验能很好地评价沥青混合料的低温抗裂性能。
然而，由于目前各国研制的试验设备均存在一定的局限性或缺陷，低温冻断试验一直未能被广泛采用。
低温冻断试验的核心思想是模拟路面实际降温过程中混合料的受力状况。
本研究拟开发一套沥青混合料冻断试验装置，在一个能模拟沥青路面温度变化的环境箱内，固定矩形棱柱体试件两端，在保持其固定端的间距不变的条件下降低试件的环境温度，直至试件断裂，测出试件的温度-应力曲线，由断裂温度、断裂强度、温度-应力曲线斜率等指标评价沥青混合料的低温性能。
因此，如何提高试验精度，保证试验结果准确性和复现性是设备开发的关键和难点。
本项目将侧重于有效减小降温过程中因夹具、支架等自身变形引起的系统误差，准确量测试件的试验温度，拟通过位移补偿、采用特殊材料和多传感器测量试件表面温度等方面的创新，突破该技术瓶颈。
冻断设备的研发使科学评价混合料低温性能，合理预测路面低温开裂温度成为可能，具有重要的科研和工程应用价值。
二、课题背景（1）国内外研究现状沥青路面使用期开裂是世界各国普遍存在的问题，沥青路面在温度骤降或温差较大地区，会由于温度应力的作用而产生裂缝，低温缩裂在中国北方地区是十分普遍的，它的产生严重危害道路的使用寿命和质量，是沥青路面的主要破坏形式之一[1-3]。
其危害在于：一方面降低了道路使用性能，影响行车舒适性；另一方面降低了路面的结构性能，大量裂缝的存在使得路表水、空气及其它有害物质可通过裂隙浸入路面结构内部，并沿着混合料的孔隙渗入路面基层和路基，使路面基层和路基发软，路面结构承载力下降，在行车荷载作用下产生唧浆、唧泥、冲刷，界面层出现局部脱空，进而在路面形成局部凹陷，最终导致路面发生网裂与坑槽，严重地影响车辆的行驶质量，极大地降低了路面的使用寿命。
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究动态断裂韧性实验(DFT)是研究材料在动态加载下散裂过程的实验，它是材料研究中重要的实验方法之一。
然而，DFT实验中只能定量测定材料的最终散裂行为，而动态破坏的细节研究仍然成为研究者面临的一大挑战。
为此，近几十年来，研究人员不断试图在DFT实验中开发新的技术，以获得更多的参数，以便对动态破坏过程进行更为详细的分析。
其中，图像处理技术用来获取更多的参数，可以实现更精确的分析。
然而，根据传统的图像处理技术，只能在一定空间和时间范围内获取破坏行为的参数，无法实现高精度轴向变形分析。
因此，近年来，许多研究者致力于将全像数据采集技术(DIC)引入DFT实验中。
DIC 技术是一种基于数字图像的定位、跟踪和测量的技术，它可以实现高精度地捕捉物体表面的轴向变形和变形率。
基于DIC技术，研究者可以快速且准确地获取动态断裂韧性实验中材料表面曲面数据。
根据实验数据，利用现代计算技术，可以获得更多关于材料表面的详细信息，如材料裂纹的形态特征、表面的局部变形等。
此外，研究者还可以根据DIC技术获得的轴向变形量来进行精确的散裂机制分析，进一步提升实验数据的准确性。
总的来说，DIC技术的引入使得动态断裂韧性实验有了显著的飞跃。
DIC技术使研究者能够快速准确地获得动态破坏过程中材料表面变形特征，从而为研究材料破坏机制提供更为详细的数据和参数。
同时，利用计算技术，还可以方便地实现针对材料破坏行为的更多深入分析。
然而，在动态断裂韧性实验中使用DIC技术也存在一些技术问题和难题。
由于DIC技术仅基于数字图像，因此，实验室的温湿度变化会对数据产生较大的干扰，从而影响实验结果的准确性。
另外，由于DIC技术大量使用现代计算技术，因此研究者需要设计高效的计算模型，以保证实验数据的准确性和可靠性。
总之，DIC技术对动态断裂韧性实验的应用将会开辟一个全新的领域，使得研究者能够获得更多有效的参数，从而更好地分析材料的动态破坏过程。
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究
动态断裂韧性实验中dic技术应用研究随着材料工程技术的发展，近年来在材料研究方面，动态断裂韧性是一个比较新的研究课题，用于研究材料在动态应力下的断裂行为。
获取材料在高速行为中的变形信息，对于分析材料的研究是必不可少的。
DIC（图像差分方程）技术即为这样一种新兴的技术，可以通过对其定量的成像，为动态断裂韧性实验提供可靠的数据。
DIC技术是利用图像一致变换的方式，利用放置在实验样品上的一组图像来量化材料的动态行为，从而获得材料动态断裂韧性的行为表现。
在实验过程中，该技术可以在不影响样品表面的情况下，更好地捕捉材料在极端条件下的行为。
其基本原理是将图像变形，并利用图像差分方程计算变形矩阵，最终形成研究单元格的空间几何变形结构，从而提取出材料在加载下的变形信息。
DIC技术可以以高分辨率、高精度的形式捕捉材料的变形量，进而计算出材料的动态断裂韧性系数，以此评价材料的抗断裂性能。
为了使DIC技术在研究动态断裂韧性时更加精准，相关研究人员针对其实验环境进行了相应的优化研究。
首先，在编写DIC程序之前，需要对摄像机进行校准，以确保相机坐标变换的准确性；其次，为了确保相机和实验样品的稳定性，需要通过安装实验台来实现；最后，通过设置控制计算机实现动态断裂韧性实验，以保证实验室的及时性和准确性。
在研究动态断裂韧性的过程中，该技术也可以用于在实验室中对样品表面进行三维重建，更好地测量材料的变形量。
此外，该技术在实验过程中也可以通过非破坏性检测（NDT）和计算机辅助断裂分析（CAFA）等技术来获取更加准确的研究数据。
综上所述，DIC技术是一种发展迅速的新兴技术，可以为实验室的动态断裂韧性研究提供可靠的数据。
此外，研究人员也需要对实验环境进行优化，以提高实验的准确性和可靠性。
同时，还可以利用该技术加入其他非破坏性测试技术以及计算机辅助断裂分析技术，从而深入地研究材料的动态断裂韧性行为。