在工程實際應用中，混凝土材料的力學特性，混凝土梁抗彎剛度對于梁極限承載力是一個重要的指標，其受力損傷演化過程一直是力學、材料領域的科研熱點。

三點彎曲實驗是力學領域最為常見的一種實驗方法，用于評估材料的彎曲力學性能，包括抗彎強度、最大撓度以及彎曲力-饒度曲線等關鍵參數(shù)。

3D-DIC應變測量技術的應用

混凝土的各向異性對其力學性能具有重要影響。傳統(tǒng)測量是在表面安裝電阻應變片測量，這種方法測量工作繁瑣，易受貼片質量和環(huán)境溫度等影響，且無法進行全場測量。

為研究荷載作用下壓力強度變化對大型混凝土梁力學性能的影響，通過三點彎曲加載，對大型混凝土結構件抗彎性能試驗探究，采用新拓三維3D-DIC三維全場應變測量系統(tǒng)，獲取位移場、應變場，以及裂紋擴展的趨勢。

三點彎曲3D-DIC測試試驗方案

3D-DIC三維全場應變測量系統(tǒng)測量頭包括1200萬像素工業(yè)相機、鏡頭、橫梁等部分。針對大型混凝土梁3m測量視場，3D-DIC測量儀器工業(yè)相機鏡頭配備12mm定焦鏡頭，畸變小、成像質量高，測量頭測量視野為3mX1m，測量精度0.1mm。

大型混凝土梁散斑制備

混凝土梁散斑制備

現(xiàn)場3D-DIC測量設備布置

3D-DIC測量數(shù)據(jù)采集

采用新拓三維3D-DIC全場應變測量技術，對大型混凝土結構件三點彎曲實驗進行數(shù)據(jù)采集和計算，主要采集視場范圍為距離混凝土梁跨中1m至4m、3000mm*1000mm視野范圍內的應變和位移數(shù)據(jù)。

在三點彎曲試驗過程中，根據(jù)需要求盡可能采集距離跨中位置區(qū)域的變化數(shù)據(jù)，采用單鏡頭二維3D-DIC采集模式，將采集相機與被測物水平對齊，保證其在空間內物平面和相機平面為平行的關系，確保數(shù)據(jù)的準確和有效。

3D-DIC實驗數(shù)據(jù)分析

在實際三點彎曲加載數(shù)據(jù)采集過程中，截取5個關鍵階段壓力增加應變場測量呈現(xiàn)，階段分別為590MPa、930MPa、1500MPa、2115MPa、2750 MPa。

3D-DIC測量位移數(shù)據(jù)

分別選取大型混凝土梁共八個關鍵點Y方向位移數(shù)據(jù)和曲線圖，這八個點的位置分別為距離跨中1m，2m，3m，4m的頂部和底部點唯一數(shù)據(jù)。八個點的分布和標號如下圖所示為point 0-point 7，從曲線圖可看出，點唯一變化趨勢一致。

3D-DIC應變測量取點位置分布圖

3D-DIC測量應變數(shù)據(jù)

將幾個壓力階段與其應變圖一一對應，并且坐標系和比例尺全部統(tǒng)一為0-1%的應變全局范圍。以下為每個加載階段結束后對應云圖和實物對比云圖。

從3D-DIC軟件輸出的應變云圖可以看到聚集在底部的應變開始出現(xiàn)集中，然后開始出現(xiàn)向模型上部的延伸，到最后呈現(xiàn)條狀的應變分布，展現(xiàn)了混凝土梁加載裂紋擴展的一個過程。

抗彎剛度對于混凝土梁極限承載力是一個重要的指標，對剛度退化規(guī)律的研究有利于對混凝土梁極限承載力進行預測，對混凝土材料在土木工程中的應用具有一定的積極作用。

采用新拓三維3D-DIC三維全場應變技術對大型混凝土梁三點彎曲進行測量，可以清晰地記錄結構關鍵位置的變形和裂紋擴展，呈現(xiàn)應力應變集中區(qū)域，從而對結構受力變形指標進行快速評估，實驗結果有助于優(yōu)化建筑結構設計，提升建筑工程質量。