数字图像相关法DIC用于钢管支架受力加载变形测量

　　圆柱螺旋压缩弹簧前锥收银台载荷变形图分度圆柱导程角十字槽半沉头木螺钉带速运动设计随着土木基建工程建设的蓬勃发展，满堂支撑体系的使用日趋频繁。其中，碗扣式满堂支架在桥梁、高层建筑等混凝土结构施工过程中的地位不容小觑，是保证工程安全质量的关键工序。

　　过去由于设计不规范、搭设构造不合理等原因导致脚手架、支架、模板倒塌事故频发，造成了惨痛的生命伤亡和巨大的财产损失。因此，对碗扣式满堂支架体系的设计中，进行数值建模分析、工程实测相结合的稳定性分析研究尤为重要。

　　为研究碗扣式钢管支架力学性能和稳定性，采用支架负载试验分析方法，通过对不同步距和斜撑设置的立杆进行加载，结合新拓三维XTDIC三维光学应变测量系统，获取三维全场变形及应变数据，分析其力学性能及稳定性，并与有限元数据进行比较分析其变形规律，为碗扣式钢管满堂支架的设计提供数据参考。

　　支架坍塌安全事故频发，其原因不仅仅是杆件和碗扣的质量问题，还有碗扣式钢管支架设计计算等问题。严格监测与控制杆件质量可减少事故发生，其根本方法是系统地研究碗扣式钢管支架的受力性能，明确支架的力学概念，简化计算方法，保证支架施工设计的结果准确。

　　传统的接触式测量方法包括各种接触式的应变片、电子引伸计，它通过试件的机械接触随着一起变形，并通过机械和电子原理把变形信号放大，达到应变测量的目的。

　　由于载荷或几何形状的复杂性，支架构件的危险点往往处于复杂应力状态，复杂应力状态下的力学行为是测试重点。对于大型结构应变的测量，接触式引伸计价格昂贵，测量范围小，无法满足结构大变形测量的需要。

　　新拓三维自主研发的XTDIC系统，是一种建立在图像处理与数值理论基础上的光学测量技术，通过比较被测结构表面变形前后的灰度图像，获取全场位移及应变信息。DIC全场应变测量对于结构件在载荷作用下力学响应分析十分重要，同时也为复杂问题的有限元模拟提供了实验验证。

　　将碗扣式钢管满堂支架按照一定的步距及斜撑进行安装架设，支架整体尺寸约3mX3mX5m（长X宽X高）。为吻合架体的真实受力，采用一套三级分配梁加载系统，各立杆均匀分配载荷。试验采用2台300t作动器进行分级加载，每次载荷量为试验载荷的25%，达到屈服载荷后进行位移控制加载，每次加载2mm，直到架体失稳破坏。

　　基于数字图像相关法DIC技术的XTDIC系统采用2个1200万相机，加载过程中相机同步采集数据，经图像匹配、三维重建，最终获取支架表面三维全场位移及应变数据。

　　碗扣式钢管满堂支架在水平方向上，由于内侧加入斜撑，外侧变形量较内侧大；在竖直方向上，中间变形比两侧大，随着载荷增大，中间区域发生弯曲直至最后失稳。

　　通过三维云图可直观显示出支架整体变形趋势及变形分布规律，也可分析关键点的详细变形数据。通过多组实验可分析不同步距、不同斜撑下支架整体的变形数据，研究变形规律，优化支架设计，寻求最佳的搭设方式。

　　碗扣式钢管满堂支架拼拆迅速，承载力高，通用性强，在工程中的应用日趋广泛，支撑架的安全稳定性日趋受重视。通过支架载荷试验,新拓三维XTDIC系统分析载荷、斜撑两种因素变化对碗扣式钢管满堂支架的破坏形式，受力性能，承载能力和稳定性的影响，这对于提高结构件有限元模拟的精度和可靠性有非常重要的价值，可为进一步优化碗扣式满堂支架的结构性能提供研究数据和思路。返回搜狐，查看更多