[發明專利]一種可實現監測樣品內部變形場的方法

有效

• 申請號: 202210471462.6
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114858076B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 石曉閃;鄭建偉;王美美;李春元;李海濤;崔春陽;齊慶新
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01L1/24;G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 單冠飛

本發明公開了一種可實現監測樣品內部變形場的方法，包括：透明試樣的制備：采用樹脂材料分層澆筑得到透明試樣，相鄰兩層透明試樣之間噴涂有散斑點，多層散斑點的空間位置不重疊，透明試樣一端底部具有白色涂層；位移場監測分析：采用DIC監測設備對透明試樣開展試驗分析透明試樣的內部變形場，提取散斑點的位移點時，對多層透明試樣進行折射效應的疊加分析以獲取精確的變形量。本發明可實現監測樣品內部變形場的方法通過澆筑樹脂材料得到透明試樣以模擬需要測試的試樣，將散斑監測點設置在試樣內部，利用DIC監測設備進行位移場監測分析，實現了對試樣內部不同位置處的位移場和應變場的監測，并可進一步分析得到試樣內部對應位置處的應力和變形情況。

技術領域

本發明涉及應變測量技術領域，尤其涉及一種可實現監測樣品內部變形場的方法。

背景技術

目前在巖石類試驗中，常采用超聲波法、電阻應變計、應力傳感器、光彈性貼片法、光彈應變計、非接觸式全場應變測量分析法及中子衍射法，監測試樣在加載過程中的應力應變情況。

全場應變測量分析法因其準確性高，操作方便等優點被廣泛推廣使用。該方法結合數字圖像相關技術(Digital?Image?correlation，簡稱DIC)，與雙目立體視覺技術，通過追蹤物體表面的散斑圖像，實現變形過程中物體表面的全場應變測量，包括三維坐標測量、位移場測量及應變場測量；試驗前需要根據試樣屬性，對其表面噴涂黑色或白色散斑監測點，以實現增大監測點與試樣本身顏色的對比度，達到更好地監測試驗加載過程中散斑點的移動情況，更準確分析試樣表面的位移場變化。但是，在實驗過程中樣品在受到載荷時發生表面掉片兒、剝落或者彈射情況，將導致該區域的散斑脫落，無法繼續監測該區域及該區域鄰近區域的位移場，導致數據缺失。值得注意的是，由于裂紋尖端的奇異性，利用該方法監測時，無法準確追蹤尖端處的實時位移場變化，只能根據尖端附近區域鄰近數據點的位移平均值推導得到，這直接降低結果的準確性及延時性，更不能精確描述裂紋尖端區域的斷裂機制。另外，目前只能測試試樣表面的變形場，無法測試試樣內部位移場和應變場，并借此推斷試樣內部的應力和變形情況，極大限制了DIC設備的使用范圍。

發明內容

針對上述技術存在的全場應變測量分析法無法測試試樣內部變形場的技術問題，本發明提出了一種可實現監測樣品內部變形場的方法。

本發明提出了一種可實現監測樣品內部變形場的方法，包括：

透明試樣的制備：采用樹脂材料分層澆筑得到透明試樣，相鄰兩層所述透明試樣之間噴涂有散斑點，多層所述散斑點的空間位置不重疊，所述透明試樣一端底部具有白色涂層；

位移場監測分析：采用DIC監測設備對所述透明試樣開展試驗分析所述透明試樣的內部變形場，提取所述散斑點的位移點時，對多層所述透明試樣進行折射效應的疊加分析以獲取精確的變形量，監測結果得到位移場和應變場，并據此得到試樣內部不同位置處的變形量和應力。

在一些實施例中，所述樹脂材料由一定比例的樹脂膠和固化劑混合得到。

在一些實施例中，根據所要模擬試樣的硬度和脆性選擇所述樹脂材料種類以及所述樹脂膠與所述固化劑的比例。

在一些實施例中，所述透明試樣的制備包括以下步驟：

(1)根據所述樹脂膠的密度、所述固化劑的密度、所述樹脂膠與所述固化劑的比例以及澆筑層的體積計算得到所述樹脂膠和所述固化劑的質量，將稱量得到的所述樹脂膠和所述固化劑混合均勻得到所述樹脂材料，靜置備用；

(2)將所述樹脂材料倒入模具中，靜置固化；

(3)固化完成后，在所述澆筑層表面噴涂散斑點，靜置使所述散斑點干燥；

(4)重復步驟(1)－(3)完成多層澆筑，且最后一層澆筑完成后不噴涂散斑點使得所述散斑點均位于所述透明試樣內部；

(5)脫模后將所述透明試樣的一端底面噴涂為白色。