[发明专利]一种基于图像测量技术的土样拉伸试验装置及其实施方法

权利要求书

1.一种基于图像测量技术的土样拉伸试验装置，其特征在于，该装置包括相机(1)、照明装置(2)、土样夹具(3)、土样(4)、材料试验机(5)；

所述的照明装置(2)包括遮光板(21)、反光涂层(22)、导轨(23)、滑块(24)、LED灯泡(25)和相机孔位(26)；所述照明装置(2)置于相机(1)和土样(4)之间；所述照明装置(2)和土样(4)轴线平行；通过调节遮光板(21)的曲率和滑块(24)的分布，以给土样(4)表面提供均匀的光源环境，改善外部光源分布不均对测试结果的影响；所述相机(1)通过照明装置(2)的相机孔位(26)采集土样(4)的试验数据；

所述遮光板(21)用柔性材料制成，可以调节曲率；所述反光涂层(22)附着在遮光板(21)的凹侧面，以保证光源强度足以引起的土样(4)表面反光；所述遮光板(21)的凹侧面平行安装有两个导轨(23)；所述导轨(23)上滑动安装有若干个滑块(24)；所述滑块(24)上安装有LED灯泡(25)，所述相机孔位(26)位于遮光板(21)中心，用于相机(1)观测土样表面的变形；

所述的土样夹具(3)共有两套，每套土样夹具(3)包括夹板(31)、底盘(32)、固定夹环(33)、活动夹环(34)、螺栓(35)、夹齿(36)；所述夹板(31)固定于底盘(32)一侧；所述固定夹环(33)固定于底盘(32)另一侧，并与底盘(32)同轴；所述夹齿(36)规则分布在固定夹环(33)和活动夹环(34)凹侧，以保证夹持土样(4)的受力均衡；所述夹齿(36)与固定夹环(33)和活动夹环(34)为螺纹连接，以能够调整固定夹环(33)和活动夹环(34)内夹齿(36)的数量，以适用于不同材料类型的拉伸试验；所述活动夹环(34)通过两个螺栓(35)与固定夹环(33)连接以保证连接可靠；

所述土样(4)为圆柱型，土样(4)通过活动夹环(34)和固定夹环(33)固定于土样夹具(3)的底盘(32)上；

所述材料试验机(5)通过夹板(31)与两套土样夹具(3)相连。

2.根据权利要求1所述的种基于图像测量技术的土样拉伸试验装置，其特征在于，所述遮光板(21)中心上可左右对称设置两个相机孔位(26)，两个相机孔位(26)的法线交汇于遮光板(21)的曲率中心。

3.根据权利要求1或2任一所述的种基于图像测量技术的土样拉伸试验装置，其特征在于，一种基于图像测量技术的土样拉伸试验装置的实施方法，该方法包括以下步骤：

(一)制备高为80mm、直径为39.1mm的标准圆柱形土样(4)，并在土样(4)表面喷洒散斑标志；

(二)将土样(4)的两端分别置于底盘(32)上并紧靠固定夹环(33)，并通过螺栓(35)将活动夹环(34)连接到固定夹环(33)；

(三)两套土样夹具(3)随土样(4)一同安装到材料试验机(5)上；

(四)将照明装置(2)置于相机(1)和材料试验机(5)间，并打开LED灯泡(25)；

(五)推动滑块(24)沿导轨(23)滑动，并调节遮光板(21)的曲率使其与土样(4)的曲率保持一致，使得光线均匀分布在相机(1)可视范围内；

(六)打开材料试验机(5)对土样(4)进行拉伸并同时打开相机(1)通过相机孔位(26)对土样(4)进行拍摄，通过图像处理技术获取土样(4)在拉伸状态下表面的位移场分布。