[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

说明书

本发明公开了一种土工合成材料拉伸试样全域应变场测量装置及方法，该装置包括高清摄像机、待测试样、计算机及数据采集分析系统，高清摄像机与计算机及数据采集分析系统通过数据线连接，待测试样表面设置标记网格，高清摄像机的镜头正对待测试样表面的标记网格。本发明显著提高测量的效率，适应性强，测量方法简单高效。

技术领域

本发明涉及应变场测量装置及方法，特别涉及一种土工合成材料拉伸试样全域应变场测量装置及方法。

背景技术

在现有的土工合成材料试验规程或标准中，对试验拉伸变形的表征及计算都是采用近似的名义应变或延伸率，即将试样两端夹具间距离的变化值比上试样原始长度得到名义应变值。当土工合成材料试样拉伸变形较小时，名义应变与真实应变差别不大，但当拉伸变形较大时，由于土工合成材料试样中间部分与靠近夹具的两端应变并非均匀分布，近似计算得到的名义应变与真实应变会有较大差异。因此若想要准确地研究土工合成材料的拉伸力学特性，就需要在拉伸试验中较为精确地测量试样上任意点的真实应变及分布，即整个试样的全域应变场。目前对于土工合成材料的单向拉伸试验，尚可以通过引伸计较为准确地得到试样测量区域的线应变，但是却没有一种测量方法能够较好地解决土工合成材料双向拉伸试验中试样全域真应变场的测量问题。

根据测试仪器是否与试验材料相接触，可将其测量方法分为接触式测量方法和非接触式测量方法两大类。接触式测量方法工具由于简便易控、价格便宜，是目前相当常见的测量方法，其接触试样的方法大致可以分为粘附、钩刺以及手动扶靠三种类型。然而对于具有质地柔软、变形量大、厚度薄而易损伤、应变分布极不均匀等特点的土工合成材料，粘附型的应变测量工具，如电阻应变计等，往往具有与土工合成材料相比较大的模量，易影响土工合成材料力学性能试验的测试结果；钩刺型的应变测量工具，如伸长计等，容易对土工合成材料造成损伤，进而影响试验的进行；需要手动扶靠的应变测量工具，如尺规等，在需要进行连续拉伸试验、多点测量的情况下，显然无法实施。因此，对于土工合成材料双向拉伸试验中的应变场测量，接触式应变测量方法无法满足要求，而是需要一种非接触式的应变场测量装置或方法。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种土工合成材料拉伸试样全域应变场测量装置，该装置可在不接触测量对象的情况下测量应变，而且简单高效，适应性强。

本发明的另一目的是提供所述土工合成材料拉伸试样全域应变场测量方法。

技术方案：本发明提供一种土工合成材料拉伸试样全域应变场测量装置，包括高清摄像机、待测试样、计算机及数据采集分析系统，高清摄像机与计算机及数据采集分析系统通过数据线连接，待测试样表面设置标记网格，高清摄像机的镜头正对待测试样表面的标记网格。所述高清摄像机是用于采集高清数字图像的高像素拍摄设备。所述标记网格是指按照荷载方向绘制在待测土工合成材料试样表面观测区的正交网格形图形或者点阵。所述计算机及数据采集分析系统用于数字图像数据的存储、处理、分析和应变场的计算。

所述待测试样待测表面与高清摄像机镜头正对，通过调节所述高清摄像机的焦距及位置调整数字图像的视场范围，同时可通过对焦和调节光圈使数字图像中的所述标记网格足够清晰明亮。

进一步地，所述待测试样边缘由夹具夹持，夹具受试验荷载作用，牵引待测试样变形。

进一步地，所述高清摄像机位于固定支架上部的云台上，所述固定支架用于支撑高清摄像机，所述云台用于调整高清摄像机拍摄角度。

由于土工合成材料变形较大，应该通过调节所述高清摄像机和所述固定支架使视场范围足够大以确保在试验全过程中能拍摄到完整的所述标记网格。

所述的土工合成材料拉伸试样全域应变场测量方法，包括如下步骤：

(1)、在待测试样观测区绘制标记网格，装样；

(2)、用固定支架固定高清摄像机，调整固定支架上的云台使高清摄像机镜头与待测试样表面的标记网格正对；