[发明专利]一种整体-局部相结合的试样变形测量装置及方法

说明书

本发明属于实验力学测量技术领域，提供一种整体‑局部相结合的试样变形测量装置及方法。该试样变形测量装置包括一号位机、二号位机、万能试验机平台、支腿、特殊处理的试样、试样夹具、试验机加载横梁和对中检测板；万能试验机平台通过四个可调高度的支腿放置在地平面上。在光学测量技术和计算机图像处理的基础上，采用摄像机组合的方式建立一种能同时实现整体测量和局部测量。局部测量的区域根据实验条件自动定位，测量尺度达到更高的精度；整体测量的观测对象是整个试样，测量结果给出试样表面的变形场分布。本发明整体‑局部相结合，能同时实现整体变形和局部变形的测量；能自动定位到需要测量的局部区域，并且局部测量的尺度达到细观层次。

技术领域

本发明属于实验力学测量技术领域，涉及一种整体-局部相结合的试样变形测量装置及方法。

背景技术

在试样变形的测量方法中，光学测量目前最为流行。光测技术分为干涉光学测量和非干涉光学测量。干涉光学测量技术如全息干涉、散斑干涉、云纹干涉等；非干涉光学测量技术如几何云纹技术、以及数字图像测量技术。光学测量技术在材料变形特性研究方面的应用，推动了人们探知材料力学性质和行为的研究进程。

应用光学测量和计算机图像处理技术研究材料的裂纹扩展或者损伤机制，是实验力学中一个重要的研究方向。例如，在研究金属的裂纹扩展时，通常在试样上提前制作缺口，应用光学测量技术和计算机图像处理技术得到缺口附近的变形特性进而分析裂纹扩展的变化规律。虽然这种试验方法可以研究材料的局部变形特性，但这种“局部”实际上是人为指定观测区域，得到的力学特性，可能不能完全反映材料的真实属性。

另外，土体剪切带的形成及渐进性破坏的研究已是岩土工程界重要的研究领域。剪切带是局部化变形模式之一，表现为集中剪切变形的狭窄带状区域，在该区域内经受强烈的剪切变形，而带外变形相对较小。研究土体剪切带的形成及其演化，对于评价土的工程性质、土体结构的稳定性、土工构筑物的安全等具有重要的意义。当我们研究土试样的剪切带的行为特性时，需要定位试样出现剪切带的位置，通过局部测量的方式，观察剪切带的特征。

另一方面，在材料的应力应变试验中，我们希望能同时测量整体的变形形态(包含局部变形特征)和局部区域的放大测量。这样我们就既可以根据试样整体(包含局部)的变形形态研究其应力应变特性，又可以根据局部区域的放大测量，在更高的精度上分析其变形性质和变形特征。后者可以为小应变条件下材料的应力应变性质研究和局部破坏特征的研究提供依据。

本发明在光学测量技术和计算机图像处理的基础上，采用摄像机组合的方式建立一种能同时实现整体测量和局部测量的方法。局部测量的区域根据实验条件自动定位，测量尺度达到更高的精度。整体测量的观测对象是整个试样，测量结果给出试样表面的变形场分布。此测量方法整体-局部相结合，对揭示试样整体-局部变形之间的联系具有意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种整体-局部相结合的试样变形测量装置及方法。

本发明的技术方案为：

一种整体-局部相结合的试样变形测量装置，该试样变形测量装置包括一号位机、二号位机、万能试验机平台1、支腿2、特殊处理的试样9、试样夹具10、试验机加载横梁11和对中检测板12；万能试验机平台1通过四个可调高度的支腿2放置在地平面上。