【摘 要】
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数字散斑相关法因其具有光路简单、非接触式、使用便捷、成本低等优势被广泛使用于测量构件表面的变形信息,包括位移、应变、频率等。采用数字散斑相关法进行工程构件变形性能测量能够丰富试验技术手段和试验内容,更加全面了解构件的破坏形式和机理,这对于工程构件设计及优化都具有一定的理论研究意义和工程实用价值。本文研究了基于数字散斑相关法的裂缝、位移场和应变场的识别,并应用到变轴力足尺钢筋混凝土柱拟静力试验的裂缝
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数字散斑相关法因其具有光路简单、非接触式、使用便捷、成本低等优势被广泛使用于测量构件表面的变形信息,包括位移、应变、频率等。采用数字散斑相关法进行工程构件变形性能测量能够丰富试验技术手段和试验内容,更加全面了解构件的破坏形式和机理,这对于工程构件设计及优化都具有一定的理论研究意义和工程实用价值。本文研究了基于数字散斑相关法的裂缝、位移场和应变场的识别,并应用到变轴力足尺钢筋混凝土柱拟静力试验的裂缝、位移场和应变场的识别中。主要完成以下工作:(1)提出了基于单点冗余应变信息的误差概率密度函数和基于单点冗余应变信息构造指数权重函数两种应变场误差抑制算法。分别将两种应变场误差抑制算法应用于逐点最小二乘法,对数值仿真试验、带孔板拉伸试验和带裂缝的足尺钢筋混凝土柱试验进行了应变场识别,并与未抑制噪声的逐点最小二乘法和基于正则化平滑的有限单元应变法的识别结果进行了对比。结果表明,本文抑制应变误差算法提高了应变场的计算精度,大幅提高计算效率;实现了同等精度下以小的识别窗口识别应变场,使得数字散斑相关法能够适合多种边界,拓宽了其适用范围。两种应变场误差抑制算法相比较,指数权重函数抑噪算法计算效率更高。(2)采用了基于主拉应变峰值和阀值结合的方式提取裂缝坐标和形态。应用该方法对数字仿真图像和带裂缝的足尺钢筋混凝土柱试验进行了裂缝形态的识别,与试验实测结果比较较为一致。结果表明,该方法能够有效识别裂缝的形态和位置信息,并可以有效识别微裂缝。(3)对变轴力足尺钢筋混凝土柱拟静力试验进行视觉数据采样并识别了钢筋混凝土柱塑性铰区的裂缝形态、宽度等信息;识别了其位移场并提取出了位移场及裂缝区域和无裂缝区域的截面位移分布;识别了基于像平面的格林应变及主拉应变和主压应变矢量,并提取了裂缝区域和无裂缝区域的截面格林应变分布。
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