三维应变测量在房屋结构件模拟地震振动测量分析

清风月

三维应变测量在房屋结构件模拟地震振动测量分析

　　地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害。地震是不可控的,毁灭性的大地震往往造成建筑倒塌、设施损毁、人员伤亡，给人身安全和经济建设造成巨大的损失。
　　对房屋建筑进行振动激励模拟，将地震时房屋的受力情况模拟表现出来，可为提高建筑物的抗震水平，探究地震时建筑局部结构稳固情况，为震后制定快速搜索救援方案制定提供科学的依据。
　　一、检测需求
　　结构动力模型试验，是研究结构非线性动力响应与地震破坏形态的一种重要手段，也是验证数值分析方法的一种有效方法。
　　在模拟地震时房屋敲击振动的场景下，需精确测量模型结构的动力响应，房屋振动过程中表面关键点坐标及位移，对激励下房屋结构件振动特性进行分析。
　　二、原有检测方法
　　由于需要建造尽可能还原真实建筑物理特性的模型进行实验，单次振动实验的成本十分高昂，因此，在振动实验中获取尽可能多的数据成果是关键所在。
　　传统测量方法是在模型结构上设计安装很多个应力计、加速度计等传感器，测量结构X、Y、Z三个方向的位移。
　　原有方案缺陷
　　粘贴应变计这些附着设备本身对于模型来说是不应有的，在振动实验中可能会对实验目标产生直接的相互作用，造成物理影响，干扰数据精确度。
　　另外，模型结构因受力的差异，会出现局部的振动频率差异，接触式的测量设备适用于局部结构测量，无法获取极为重要的目标模型的各部位各项振动参数。
　　三、新拓的检测方案
　　随着计算机技术、光电技术和数字图像处理技术的快速发展，一种更适合于结构变形测量的新方法——数字图像相关法（DIC技术方法）应势而生。它可对各种运动、变化过程参数进行测量，在土木工程领域中应用广泛。
　　XTDIC三维应变测量系统是新拓三维自主研发的，用于物体表面形貌、位移以及应变的测量和分析，并得到三维应变场以及位移场数据，测量结果直观显示，具有非接触全场测量、高灵敏度、高精度、应用范围广的特点，是现代结构实验中不可缺少的测试仪器。
　　采用XTDIC系统对振动实验中的目标进行观测以获取实验数据，不但可以明显扩充数据成果的数量与质量，可以完美解决接触式测量的不足。并且，实时图像拍摄与同步的存储速率可以保证极为精确的振动过程完整记录。
　　采集数据分析
　　在模型振动过程中，XTDIC系统两侧工业相机从不同的角度同步记录振动试验过程，以非接触的测量方式全方位捕捉振动实验的细节特性，获取更多详细的图像序列数据，通过XTDIC系统软件可分析出模型结构在加载过程中的位移场和应变场，进而为结构健康监测打下基础。
　　XTDIC系统实时采集获取房屋模型表面的三维形貌特征和位移信息，进而计算出物体表面每一点上的位移量，及时检测敲击过程中房屋的振动情况，输出结构位移数值，以及振动位移分析曲线。
　　四、测量方案价值
　　实验证明新拓三维XTDIC系统应用简单，能同时捕获大量模型信息，该测量方法精度较高，效果好，在高成本振动模拟实验次数限定的情况下，XTDIC系统相机同步拍摄与存储系统可以显著的提高每次地震振动模拟实验的实验质量，为防止结构因过激振动出现裂缝和断裂的情况，为地质灾害防治研究与建筑防震抗震研究提供优质的数据源。