[发明专利]一种土工合成材料拉伸试样全域应变场测量装置及方法

权利要求书

1.一种土工合成材料拉伸试样全域应变场测量方法，其特征在于：用 土工合成材料拉伸试样全域应变场测量装置进行测量，装置包括高清摄像机(1)、待测试样(4)、计算机及数据采集分析系统(3)，高清摄像机(1)与计算机及数据采集分析系统(3)通过数据线(6)连接，待测试样(4)表面设置标记网格(5)，高清摄像机(1)的镜头(10)正对待测试样(4)表面的标记网格(5)；所述待测试样(4)边缘由夹具(9)夹持，夹具(9)受试验荷载(8)作用，牵引待测试样(4)变形；所述高清摄像机(1)位于固定支架(2)上部的云台(7)上，所述固定支架(2)用于支撑高清摄像机(1)，所述云台(7)用于调整高清摄像机(1)拍摄角度；

测量方法包括如下步骤：

(1)、在待测试样(4)观测区绘制标记网格(5)，装样；

(2)、用固定支架(2)固定高清摄像机(1)，调整固定支架(2)上的云台(7)确保高清摄像机(1)镜头(10)与待测试样(4)表面的标记网格(5)正对；

(3)、调节拍摄场地的光影条件，调节高清摄像机(1)的焦距和光圈以及所述固定支架(2)的位置，使数字图像中的标记网格(5)清晰明亮、光影效果良好且视场足够；

(4)、开启高清摄像机(1)进行图像采集，开始试验；

(5)、试验结束后，停止图像采集，然后将所述高清摄像机(1)采集到的数字图像传输到计算机及数据采集分析系统(3)上；

(6)、通过计算机及数据采集分析系统(3)读取每次采集时刻各网格点的像素坐标，通过所述像素坐标计算得到待测试样(4)观测区内的位移场和应变场；

所述步骤(6)中应变场的计算包括如下步骤：

(1)、通过计算机及数据采集分析系统(3)读取每次采集时刻各网格点的像素坐标，记第i次采集时刻网格点j的像素坐标为

(2)、计算标定比例k；

(3)、计算每次采集时刻各网格点(12)在与像素坐标系相对应的绝对坐标系中的坐标，记第i次采集时刻网格点j的实际坐标为其中：

(4)、计算每次采集时刻各网格点(12)相对于初始时刻的位移，记第i次采集时刻网格点j相对于初始时刻的位移为其中：

(5)、假设标记网格(5)中网格单元自右上顶点顺时针的顶点依次为网格点a、b、c、d，通过插值方法得到每次采集时刻观测区内的位移场，记第某一网格单元内在第i次采集时刻的位移函数为uⁱ(x，y)和vⁱ(x，y)；

(6)、应变张量需使用格林应变张量计算，假设某网格自右上顶点顺时针的顶点依次为网格点a、b、c、d，网格中心点(13)为o点，通过下式计算每次采集时刻观测区内的应变场记，记网格中心点o在第i次采集时刻的应变为

其中，可由该网格内的位移函数求导而得，代入网格中心点o的坐标后即可得到第i次采集时刻网格中心点o的应变值，按照前述方法计算出所有网格中心点(13)的应变值，即可插值得到观测区内的应变场。

2.根据权利要求1所述的土工合成材料拉伸试样全域应变场测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中的标定比例k计算方法为：通过对比初始未变形时刻采集到的数字图像与实际情况得到：

其中，L^O是初始时刻待测土工合成材料试样表面上某两点之间的像素距离；l^O是初始时刻相应两点之间的实际距离。