在巖石力學(xué)測試領(lǐng)域，巖石熱-機(jī)械載荷性能分析，通常需要分開單獨(dú)進(jìn)行。如果要研究巖石在不同受力狀態(tài)下的熱性能，需要將熱性能（全場溫度數(shù)據(jù)）和力學(xué)性能（全場應(yīng)變數(shù)據(jù)）耦合同步分析。
為了解決這個難題，新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)通過與紅外相機(jī)精確耦合，DIC軟件可生成與全場應(yīng)變同步的全場溫度云圖，實現(xiàn)熱性能和力學(xué)性能同步分析，清晰呈現(xiàn)溫度條件和力學(xué)行為之間的關(guān)聯(lián)性。
DIC技術(shù)與紅外相機(jī)耦合分析
將紅外相機(jī)測量到的溫度場與DIC測量到的變形場精確耦合，實現(xiàn)坐標(biāo)一一對應(yīng)關(guān)系，特別是曲面物體的坐標(biāo)精確對應(yīng)，是耦合分析的關(guān)鍵技術(shù)所在。
XTDIC軟件溫度場耦合技術(shù)，可以直接與紅外相機(jī)進(jìn)行立體標(biāo)定，建立兩者相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)，實現(xiàn)兩者自動精確的耦合。其特點(diǎn)有：
巖石單軸壓縮-溫度場與DIC場耦合
測試背景
巖石在加熱時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生物理的或化學(xué)的變化，因而巖石在加熱條件下的強(qiáng)度特性，破壞形式，與常溫條件下有很大差別。
因此，在不同層理結(jié)構(gòu)的巖石在壓縮變形過程中，同時監(jiān)測其溫度變化和變形，非常具有科研和工程應(yīng)用意義。
測試目的
采用新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)與紅外溫度場測量技術(shù)相結(jié)合，在單軸壓縮載荷與溫度變化環(huán)境下，研究不同巖理結(jié)構(gòu)的巖石表面應(yīng)變場變化，分析高溫下試樣的彈塑性本構(gòu)等重要參數(shù)，以及裂縫擴(kuò)展、損傷演變和斷裂破壞形式。
測試流程
測試試樣為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形巖石結(jié)構(gòu)，尺寸為120mm*60mm的不同巖理結(jié)構(gòu)巖石。
根據(jù)測試需求，XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，集成0-550℃測溫范圍的紅外相機(jī)，DIC雙目相機(jī)和紅外相機(jī)聚焦在待測樣品表面的相同區(qū)域，以確保兩個系統(tǒng)的圖像采集和電子觸發(fā)信號同步。
此后，只需在DIC軟件中操作，即可生成與全場應(yīng)變同步的全場溫度云圖，以滿足對熱性能和力學(xué)性能的同步分析需求。
測試數(shù)據(jù)結(jié)果
根據(jù)客戶要求，分析在恒定的壓力條件下，溫度升高對巖石試樣局部應(yīng)變以及裂縫產(chǎn)生的影響，以下云圖為升溫過程中裂縫的產(chǎn)生過程和應(yīng)變分布。
DIC應(yīng)變分布云圖
除此之外，與雙目DIC相機(jī)采集同步運(yùn)行的紅外相機(jī)，可清晰地分配同步結(jié)果數(shù)據(jù)（溫度值和數(shù)字圖像數(shù)據(jù)），同時得到試件表面的溫度場情況。
紅外相機(jī)與DIC設(shè)備耦合的溫度場
由于不同層理結(jié)構(gòu)和形狀的巖石，在同樣的穩(wěn)壓升溫過程中產(chǎn)生的裂縫方式和分布有差異，以下為測試其他圓柱形巖石試樣的應(yīng)變場分布。
圓柱試樣DIC表面應(yīng)變場云圖
作為對照，另外采用方形巖石試樣，在穩(wěn)壓下升溫分析應(yīng)變和裂縫DIC測量，下圖為巖石試樣表面應(yīng)變云圖、點(diǎn)應(yīng)變以及溫度變化曲線。
表面應(yīng)變云圖和點(diǎn)應(yīng)變變化曲線
紅外相機(jī)測得溫度場分布和點(diǎn)溫度變化曲線