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基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究

卿龙邦 曹国瑞 管俊峰

卿龙邦, 曹国瑞, 管俊峰. 基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
引用本文: 卿龙邦, 曹国瑞, 管俊峰. 基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
QING Long-bang, CAO Guo-rui, GUAN Jun-feng. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE CONCRETE PERMISSIBLE DAMAGE SCALE BASED ON THE DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
Citation: QING Long-bang, CAO Guo-rui, GUAN Jun-feng. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE CONCRETE PERMISSIBLE DAMAGE SCALE BASED ON THE DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500

基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
基金项目: 国家自然科学基金项目(51779069,51779095);河北省自然科学基金项目(E2017202030)
详细信息
    作者简介:

    曹国瑞(1989-),男,河北衡水人,博士生,从事混凝土断裂与损伤力学研究(E-mail:201531603006@stu.hebut.edu.cn);管俊峰(1980-),男,河南许昌人,教授,博士,硕导,从事材料与结构断裂与损伤研究(E-mail:shuaipipi88@126.com).

    通讯作者: 卿龙邦(1982-),男,湖北天门人,副教授,博士,博导,从事混凝土断裂与损伤力学研究(E-mail:qing@hebut.edu.cn).
  • 中图分类号: TU528.1

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE CONCRETE PERMISSIBLE DAMAGE SCALE BASED ON THE DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD

  • 摘要: 基于数字图像相关(DIC)技术研究了混凝土损伤尺度的测试方法。开展三点弯曲梁断裂试验,获得了裂缝扩展过程中任意荷载时刻的损伤尺度,研究了"允许损伤尺度"随试件尺寸及骨料最大粒径的影响。采用理论方法对允许损伤尺度进行了计算。结果表明:DIC方法获得的荷载-裂缝口张开位移与采用夹式引伸仪测量结果较吻合,理论与试验所得允许损伤尺度结果对比较好,验证了该文方法的可靠性。此外,允许损伤尺度随试件尺寸增大而逐渐增大,但增幅变缓,随骨料最大粒径的增大而逐渐减小。
  • [1] 余志武, 吴玲玉, 单智. 混凝土确定性及随机性损伤本构模型研究进展[J]. 工程力学, 2017, 34(9):10-21. Yu Zhiwu, Wu Lingyu, Shan Zhi. Models for deterministic and stochastic damage constitutions of concrete-a short review[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(9):10-21. (in Chinese)
    [2] 李庆斌, 张楚汉. 混凝土I型裂缝动静力损伤断裂分析[J]. 土木工程学报, 1993, 12(6):20-27. Li Qingbin, Zhang Chuhan. Analysis of dynamic and static damage and fracture of concrete mode I crack[J]. China Civil Engineering Journal, 1993, 12(6):20-27. (in Chinese)
    [3] 邓宗才. 混凝土I型裂缝的损伤断裂判据[J]. 岩石力学与工程学报, 2003, 22(3):420-424. Deng Zongcai. Damage and fracture criterion for mode I crack of concrete[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2003, 22(3):420-424. (in Chinese)
    [4] 田佳琳, 李庆斌. 混凝土Ⅰ型裂缝的静力断裂损伤耦合分析[J]. 水利学报, 2007, 38(2):205-210. Tian Jialin, Li Qingbin. Coupling analysis of static fracture damage of concrete mode I crack[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2007, 38(2):205-210. (in Chinese)
    [5] Pervaiz F K M, Chandra K J M. A thermodynamic correlation between damage and fracture as applied to concrete fatigue[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2015, 146:1-20.
    [6] 卿龙邦, 王妥, 管俊峰, 等. 有限尺寸混凝土试件允许损伤尺度的解析研究[J]. 工程力学, 2017, 34(1):213-218. Qing Longbang, Wang Tuo, Guan Junfeng, et al. Analytical study on permissible damage scale of cracks in finite size concrete specimens[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(1):213-218. (in Chinese)
    [7] Mohammadhosseini H, Tahir M M, Sam A R M, et al. Enhanced performance for aggressive environments of green concrete composites reinforced with waste carpet fibers and palm oil fuel ash[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 185:252-265.
    [8] Wang J Y, Guo J Y. Damage investigation of ultra high performance concrete under direct tensile test using acoustic emission techniques[J]. Cement and Concrete Composites, 2018, 88:17-28.
    [9] Cao Q K, Xie H M. Application of moiré interferometry to the characterization of orthotropic materials in the antisymmetric configuration using the virtual fields method[J]. Experimental Mechanics, 2018, 58(5):783-798.
    [10] Hussein A I, Barbone P E, Morgan E F. Digital volume correlation for study of the mechanics of whole bones[J]. Procedia Iutam, 2012, 4(9):116-125.
    [11] Han Y, Kim D W, Kwon H J. Application of digital image cross-correlation and smoothing function to the diagnosis of breast cancer[J]. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2012, 14(5):7-18.
    [12] Das S, Aguayo M, Dey V, et al. The fracture response of blended formulations containing limestone powder:Evaluations using two-parameter fracture model and digital image correlation[J]. Cement & Concrete Composites, 2014, 53(10):316-326.
    [13] Alam S Y, Saliba J, Loukili A. Fracture examination in concrete through combined digital image correlation and acoustic emission techniques[J]. Construction & Building Materials, 2014, 69(11):232-242.
    [14] 陈振宁, 刘聪, 戴云彤, 等. BFRP混凝土圆柱破坏全周监测与可靠性研究[J]. 工程力学, 2015, 32(12):147-153. Chen Zhenning, Liu Cong, Dai Yuntong, et al. Full-circle monitoring and stability study of BFRP concrete columns[J]. Engineering Mechanics, 2015, 32(12):147-153. (in Chinese)
    [15] Fayyad T M, Lees J M. Experimental investigation of crack propagation and crack branching in lightly reinforced concrete beams using digital image correlation[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2017, 182:487-505.
    [16] Guo M, Alam S Y, Bendimerad A Z, et al. Fracture process zone characteristics and identification of the micro-fracture phases in recycled concrete[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2017, 181:101-115.
    [17] 赵燕茹, 王磊, 韩霄峰, 等. 冻融条件下玄武岩纤维混凝土断裂韧度研究[J]. 工程力学, 2017, 34(09):101-110. Zhao Yanru, Wang Lei, Han Xiaofeng, et al. Fracture toughness of basalt-fiber reinforced concrete subjected to cyclic freezing and thawing[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(9):101-110. (in Chinese)
    [18] Wu Z M, Rong H, Zheng J J, et al. An experimental investigation on the FPZ properties in concrete using digital image correlation technique[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2011, 78(17):2978-2990.
    [19] Dong W, Yang D, Zhou X, et al. Experimental and numerical investigations on fracture process zone of rock-concrete interface[J]. Fatigue Fracture Engineering Material Structure, 2017, 40(5):820-835.
    [20] Dong W, Wu Z M, Zhou X M, et al. An experimental study on crack propagation at rock-concrete interface using digital image correlation technique[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2017, 171:50-63.
    [21] Dong W, Wu Z M, Zhou X M, et al. FPZ evolution of mixed mode fracture in concrete:Experimental and numerical[J]. Engineering Failure Analysis, 2017, 75:54-70.
    [22] Doll B, Ozer H, Rivera-Perez J, et al. Damage zone development in Heterogeneous Asphalt Concrete[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2017, 182:356-371.
    [23] Skarzynski L, Suchorzewski J. Mechanical and fracture properties of concrete reinforced with recycled and industrial steel fibers using digital image correlation technique and X-ray micro computed tomography[J]. Construction and Building Materials, 2018, 183:283-299.
    [24] Pan B, Qian K M, Xie H M, et al. Topical review:Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement:a review[J]. Measurement Science & Technology, 2009, 20(6):152-154.
    [25] Xie H M. Full-field strain measurement using a two-dimensional savitzky-golay digital differentiator in digital image correlation[J]. Optical Engineering, 2007, 46(3):033601.
    [26] Lewis J P. Fast normalized cross-correlation[J]. Circuits Systems & Signal Processing, 1995, 82(2):144-156.
    [27] Alam S Y, Kotronis P, Loukili A. Crack propagation and size effect in concrete using a non-local damage model[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2013, 109:246-261.
    [28] 徐世烺, 赵国藩, 黄承逵, 等. 混凝土大型试件断裂能G_F及缝端应变场[J]. 水利学报, 1991(11):17-25. Xu Shilang, Zhao Guofan, Huang Chengkui, et al. Fracture energy and field near the tip of notch in huge concrete specimen under compact tension[J]. Engineering Mechanics, 1991(11):17-25. (in Chinese)
    [29] Karihaloo B L, Xiao Q Z. Higher order terms of the crack tip asymptotic field for a notched three-point bend beam[J]. International Journal of Fracture, 2001, 112(2):111-128.
  • [1] 管俊峰, 宋志锴, 姚贤华, 陈珊珊, 袁鹏, 刘泽鹏.  采用无缝试件确定混凝土岩石的断裂韧度 . 工程力学, 2020, 37(3): 36-45,107. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.03.0082
    [2] 金浏, 余文轩, 杜修力, 张帅, 杨旺贤, 李冬.  基于细观模拟的混凝土动态压缩强度尺寸效应研究 . 工程力学, 2019, 36(11): 50-61. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.06.0363
    [3] 金浏, 余文轩, 杜修力, 张帅, 李冬.  低应变率下混凝土动态拉伸破坏尺寸效应细观模拟 . 工程力学, 2019, 36(8): 59-69,78. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.03.0144
    [4] 管俊峰, 姚贤华, 白卫峰, 陈记豪, 付金伟.  由小尺寸试件确定混凝土的断裂韧度与拉伸强度 . 工程力学, 2019, 36(1): 70-79,87. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.09.0705
    [5] 杜敏, 金浏, 李冬, 杜修力.  骨料粒径对混凝土劈拉性能及尺寸效应影响的细观数值研究 . 工程力学, 2017, 34(9): 54-63. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.02.0122
    [6] 赵燕茹, 王磊, 韩霄峰, 时金娜.  冻融条件下玄武岩纤维混凝土断裂韧度研究 . 工程力学, 2017, 34(9): 92-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.04.0262
    [7] 卿龙邦, 王妥, 管俊峰, 刘金春.  有限尺寸混凝土试件允许损伤尺度的解析研究 . 工程力学, 2017, 34(1): 213-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.07.0563
    [8] 王 娟 李庆斌 卿龙邦 管俊峰.  基于细观结构统计特征的混凝土几何代表体尺寸研究 . 工程力学, 2012, 29(12): 1-6. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0278
    [9] 荣华, 董伟, 吴智敏, 范兴朗.  大初始缝高比混凝土试件双K断裂参数的试验研究 . 工程力学, 2012, 29(1): 162-167.
    [10] 张 蕊 贺玲凤.  数字图像相关法测量聚碳酸酯板应力强度因子 . 工程力学, 2012, 29(12): 22-27,39. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.04.0250
    [11] 李同春, 杨志刚.  混凝土变参数等效应变损伤模型 . 工程力学, 2011, 28(3): 118-122.
    [12] 张 蕊, 贺玲凤, 胡 斌.  数字图像相关测量钢绞线弹性模量的应用研究 . 工程力学, 2011, 28(9): 251-256.
    [13] 吴 熙, 付腾飞, 吴智敏.  自密实轻骨料混凝土的双K断裂参数和断裂能试验研究 . 工程力学, 2010, 27(增刊Ⅱ): 249-254.
    [14] 李晓东, 董 伟, 吴智敏, 常凊睿.  小尺寸混凝土试件双K断裂参数试验研究 . 工程力学, 2010, 27(2): 166-171,.
    [15] 赵艳华, 杨树桐, 韩 飞, 陈 晋.  混凝土紧凑拉伸试件断裂韧度计算模型 . 工程力学, 2009, 26(12): 127-132.
    [16] 陈 瑛, 乔丕忠, 姜弘道, 任青文.  FRP-混凝土三点受弯梁损伤粘结模型有限元分析 . 工程力学, 2008, 25(3): 0-125,.
    [17] 于庆磊, 唐春安, 朱万成, 唐世斌.  基于数字图像的混凝土破坏过程的数值模拟 . 工程力学, 2008, 25(9): 0-078.
    [18] 张研, 张子明, 邵建富.  混凝土化学——力学损伤本构模型 . 工程力学, 2006, 23(9): 153-156,.
    [19] 吴建营, 李杰.  反映阻尼影响的混凝土弹塑性损伤本构模型 . 工程力学, 2006, 23(11): 116-121,.
    [20] 吴智敏, 赵国藩.  混凝土非线性断裂韧度 GIc及其尺寸效应 . 工程力学, 1995, 12(4): 9-16.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-13
  • 修回日期:  2019-05-15
  • 刊出日期:  2019-10-25

基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51779069,51779095);河北省自然科学基金项目(E2017202030)
    作者简介:

    曹国瑞(1989-),男,河北衡水人,博士生,从事混凝土断裂与损伤力学研究(E-mail:201531603006@stu.hebut.edu.cn);管俊峰(1980-),男,河南许昌人,教授,博士,硕导,从事材料与结构断裂与损伤研究(E-mail:shuaipipi88@126.com).

    通讯作者: 卿龙邦(1982-),男,湖北天门人,副教授,博士,博导,从事混凝土断裂与损伤力学研究(E-mail:qing@hebut.edu.cn).
  • 中图分类号: TU528.1

摘要: 基于数字图像相关(DIC)技术研究了混凝土损伤尺度的测试方法。开展三点弯曲梁断裂试验,获得了裂缝扩展过程中任意荷载时刻的损伤尺度,研究了"允许损伤尺度"随试件尺寸及骨料最大粒径的影响。采用理论方法对允许损伤尺度进行了计算。结果表明:DIC方法获得的荷载-裂缝口张开位移与采用夹式引伸仪测量结果较吻合,理论与试验所得允许损伤尺度结果对比较好,验证了该文方法的可靠性。此外,允许损伤尺度随试件尺寸增大而逐渐增大,但增幅变缓,随骨料最大粒径的增大而逐渐减小。

English Abstract

卿龙邦, 曹国瑞, 管俊峰. 基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
引用本文: 卿龙邦, 曹国瑞, 管俊峰. 基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
QING Long-bang, CAO Guo-rui, GUAN Jun-feng. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE CONCRETE PERMISSIBLE DAMAGE SCALE BASED ON THE DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
Citation: QING Long-bang, CAO Guo-rui, GUAN Jun-feng. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE CONCRETE PERMISSIBLE DAMAGE SCALE BASED ON THE DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(10): 115-121. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0500
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