[发明专利]一种焦散线、光弹和数字图像相关法同步实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种焦散线、光弹和数字图像相关法(DIC)同步实验系统，包括白色光源1，滤波片2，可调的汇聚光光源32，第一凸透镜3，第二凸透镜4，第三凸透镜5，第一偏振片6，第二偏振片7，第一1/4波片8，第二1/4波片9，分光镜10，第一高速相机11，第二高速相机12，延迟控制器20，充电电容21，焦散斑计算模块17，光弹条纹测量模块18，数字散斑计算模块19；该系统综合了焦散线、光弹和DIC三者的优点，能够有效准确地得到裂纹尖端的动态应力强度因子、动态断裂韧度、裂纹的扩展速度、扩展加速度在内的力学参数，同时能够将试件整体的应力变化直观地展现出来，通过对比分析三种方法得到的实验数据，大大增加了数据的可信度；该实验系统运用灵活，可灵活改变喷斑位置、斑点大小和加载方式。

技术领域

本发明涉及断裂力学领域的动态断裂行为研究方法，尤其涉及一种研究岩石材料在动态加载条件下断裂过程中裂纹产生、运动和扩展机理的实验系统和方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对自然资源的需求日益增加，在地表资源有限的情况下，人们对地下资源的开发日益重视，例如近年来发展迅速的地下商场、地铁和地下停车场等等。在地下工程中，如何快速破岩是一个非常重要的工程问题。因此，研究岩石在不同外界条件下的力学特性具有十分重要的意义。其中，岩石动态断裂行为的研究是岩石力学特性研究的热点领域。研究岩石在动荷载作用下裂纹的产生、扩展规律不仅对地下工程中实现快速破岩有巨大帮助，而且对完善由岩石作为材料的建筑物或构筑物的结构稳定性设计有巨大意义。由于岩石内部存在大量裂隙、节理以及结构面，使其动态断裂行为具有非常大的不确定性。因此，选取合理的实验系统和方法来对岩石材料的动态断裂行为进行实验研究是十分必要的。

目前，国内外的学者已经运用了不同的实验系统和方法对岩石的断裂行为进行了一定的研究，取得了一些研究成果，但是采用焦散线、光弹和数字图像相关法同步实验系统及方法来研究材料的起裂、扩展，目前还未有人进行。

发明内容

本发明针对现有技术的不足提供了一种焦散线、光弹和数字图像相关法同步实验系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

焦散线、光弹和数字图像相关法同步实验系统，包括白色光源1，滤波片2，可调的汇聚光光源32，第一凸透镜3，第二凸透镜4，第三凸透镜5，第一偏振片6，第二偏振片7，第一1/4波片8，第二1/4波片9，分光镜10，第一高速相机11，第二高速相机12，落锤13，锤头14，试件台15，延迟控制器20，充电电容21，焦散斑计算模块17，光弹条纹测量模块18，数字散斑计算模块19；其中，落锤13和锤头14位于试件台15上。