Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach geosyntetyków i innych materiałów drogowych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach geosyntetyków i innych materiałów drogowych"

Antonina Gajewska
6 lat temu
Przeglądów:

1 Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach geosyntetyków i innych materiałów drogowych Jarosław Górszczyk Konrad Malicki Politechnika Krakowska Instytut Inżynierii Drogowej i Kolejowej

2 Wprowadzenie Dokładne określenie przemieszczeń/odkształceń występujących w poddanych obciążeniom materiałach stanowi ważne zagadnienie zarówno z punktu widzenia naukowego jak i praktycznego. Ciągły rozwój materiałów budowlanych wskazuje na równoczesną potrzebę opracowywania i wprowadzania nowych metod badawczych umożliwiających pełną i miarodajną ocenę ich parametrów mechanicznych. Jedną z możliwości stanowi wykorzystanie metody DIC, umożliwiającej szerszą analizę pracy geosyntetyków w porównaniu z normową metodą tensometryczną.

3 Cel prac: Celem badań było rozpoznanie możliwości implementacji metody DIC w badaniach wytrzymałościowych geosyntetyków i innych materiałów drogowych. Zakres prac: Zbudowanie laboratoryjnego stanowiska badawczego, opracowanie techniki przygotowywania próbek oraz wybór i implementacja algorytmów obliczeniowych metody DIC. Przeprowadzenie badań wytrzymałościowych wybranych materiałów z wykorzystaniem metody DIC. Postprocessing i analiza uzyskanych wyników, porównanie z tradycyjną metodą tensometryczną.

4 Metoda DIC 1. Kamera cyfrowa systemu analizująca obszar próbki wyszukuje punkty charakterystyczne, które stają się punktami odniesienia dla wirtualnej siatki/dyskretyzacji analizowanej powierzchni. 2. Na podstawie rejestrowanych zmian odległości między punktami oraz ewaluacji numerycznej tworzona jest mapa przemieszczeń i odkształceń dla całej widzianej przez kamerę powierzchni materiału. 3. W metodzie DIC wykorzystywane są dwa modele estymacji: Normalised Cross-Correlation (NCC), Least-Squares Matching (LSM).

5 Metoda DIC Na podstawie [Romeo E.: Two-dimensional digital image correlation for asphalt mixture characterisation: interest and limitations, Road Materials and Pavement Design, vol. 14, no. 4, 2013, pp ]

6 Metoda DIC Na podstawie [Digital Image Correlation for Deformation Measurement, Research and Education, Educational Wall Posters. Dantec Dynamics.

7 Próbki laboratoryjne - przygotowanie

8 Stanowisko badawcze

9 Preprocessing Dyskretyzacja/wirtualna siatka

2,5 kn Rozkład odksztalceń liniowych wertykalnych na

10 Wyniki badań (przykłady) Rozkład przemieszczeń wertykalnych na powierzchni próbki geosyntetyku poliestrowego [mm], obciążenie 2,5 kn Rozkład odksztalceń liniowych wertykalnych na powierzchni próbki geosyntetyku poliestrowego [mm/mm], obciążenie 1,5 kn

11 Wyniki badań (przykłady) Rozkład odkształceń liniowych wertykalnych na powierzchni próbki geosyntetyku poliestrowego [mm/mm], krok 0/3 wymuszenia

12 Wyniki badań (przykłady) Lokalne mapy przemieszczeń wertykalnych na powierzchni próbki geosyntetyku poliestrowego [mm], krok 18/19 wymuszenia

Zmienność odkształcenia liniowego wertykalnego w bazie ekstensometru (kolor czerwony), odkształcenie wyznaczone techniką tensometryczną (kolor niebieski),

13 Zmienność odkształcenia liniowego wertykalnego w bazie ekstensometru (kolor czerwony), odkształcenie wyznaczone techniką tensometryczną (kolor niebieski), próbka geosyntetyku szklanego, obciążenie 4,5 kn Rozkład maksymalnych odkształceń głównych na powierzchni węzłów próbki geosyntetyku poliestrowego, obciążenie 2,3 kn

14 Wyniki badań (przykłady) Obciążenie Odkształcenie liniowe wertykalne Stosunek Technika tensometryczna DIC (uśrednienie dla bazy 60 mm) wyników /2 2,64 kn ,12 6,27 kn ,09 10,83 kn ,07 Wartości średnie odkształceń z 5 próbek, geosyntetyk poliestrowy

15 a) b) Porównanie przemieszczeń geosyntetyku poliestrowego, wyniki z DIC i symulacji komputerowej (MES) obciążenie 2,5 kn

16 Wyniki badań (przykłady)

17 Wyniki badań (przykłady)

18 Wyniki badań (przykłady) Odkształcenia próbki MMA w badaniu rozciągania pośredniego: a) faza początkowa badania, b) faza końcowa badania

19 Wnioski (1) 1. Metoda Digital Image Correlation (DIC) zaimplementowana na odpowiednio przygotowanym stanowisku laboratoryjnym umożliwia skuteczne pomiary deformacji materiałów drogowych. 2. Zastosowana metoda umożliwia określenie całościowego, powierzchniowego charakteru pracy materiału, dając możliwość wyznaczenia miejsc najbardziej wytężonych, również poza bazą wykrywanie pęknięć. 3. Możliwość wyznaczenia pola przemieszczeń/odkształceń dla całej powierzchni próbki wraz z rozwiązaniem zagadnienia wartości i wektorów własnych stanowi dużą zaletę metody, gdyż jest nieosiągalne z użyciem tensometrycznych technik pomiarowych.

20 Wnioski (2) 4. Metoda DIC pozwala w badaniach wytrzymałościowych geosyntetyków w pełni uwzględnić i zobrazować specyficzną deformację siatek jako struktur niejednorodnych. 5. Zastosowana metoda pomiarowa otwiera również możliwości dla walidacji modeli wykonanych z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). 6. W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki pierwszych badań, a pełne, optymalne wykorzystanie metody DIC w badaniach wytrzymałościowych geosyntetyków i innych materiałów drogowych wymaga dalszych prac.

21 Dziękuję za uwagę

Podobne dokumenty

BADANIA GEOSYNTETYKÓW Z WYKORZYSTANIEM METODY DIGITAL IMAGE CORRELATION

BADANIA GEOSYNTETYKÓW Z WYKORZYSTANIEM METODY DIGITAL IMAGE CORRELATION CZASOPISMO INŻYNIERII LĄDOWEJ, ŚRODOWISKA I ARCHITEKTURY JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING, ENVIRONMENT AND ARCHITECTURE JCEEA, t. XXXIII, z. 63 (1/II/16), styczeń-marzec 2016, s. 63-74 Jarosław GÓRSZCZYK 1