格線化DSCM用於岩石非均勻動態損傷測量的研究

《格線化DSCM用於岩石非均勻動態損傷測量的研究》是依託北京理工大學，由馬少鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：格線化DSCM用於岩石非均勻動態損傷測量的研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：馬少鵬
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本研究發展一種可測量岩石材料非均勻動態損傷的實驗方法，並利用該方法對典型岩石材料的損傷演化規律進行系統地實驗研究。首先，改造現有數字散斑相關方法(DSCM)的理論模型，形成格線化DSCM，並將其嵌入基於位移場反演的反問題(inverse problem)模型中，形成新的基於散斑圖像的反問題模型，即省位移計算，直接從散斑圖像中反演得到岩石試件的損傷場。此方法可實現岩石非均勻損傷的測量。其次，設計並實現用於岩石試件破壞過程觀測的雙光路雙速(低速和高速)散斑圖像採集系統，在全程低速記錄試件表面圖像的同時，能在試件變形關鍵階段（破壞發展階段）以高速方式記錄散斑圖像。此系統可實現岩石動態損傷的測量。最後，用本研究所發展的損傷測量方法和所設計的實驗系統進行幾種典型岩石材料及岩石結構的變形破壞實驗，統計並總結典型岩石材料的損傷演化規律，基於新的規律深入分析岩石試件和岩石結構的破壞機理。

結題摘要

本項目在建立數字散斑相關方法（Digital Speckle Correlation Method（DSCM），又稱為Digital Image Correlation（DIC））全局最佳化模型的基礎上，進一步發展了格線化數字圖像相關（mesh-DIC）方法，並對長時間觀測中相機自發熱引起DIC測量誤差進行了系統研究。項目將mesh-DIC與載入試件的損傷有限元模型相結合，建立了一種直接從散斑圖像序列中反演實驗模型各單元彈性模量的方法，進一步可從反演的結果中統計材料在載入中的非均勻損傷演化規律。利用實驗觀測的損傷演化規律，建立了岩石等脆性材料的分區損傷模型，可以較好地解釋載入試件的非線性（包括峰值後區）變形力學行為。上述成果已在SCI收錄期刊上發表論文5篇，EI收錄期刊上發表論文9篇，授權國家發明專利3項。