專利名稱：基于dct和高清影像技術(shù)的瀝青混合料疲勞試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公路浙青路面實(shí)驗(yàn)室模擬測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種有關(guān)浙青混合料疲勞性能的試驗(yàn)新方法。具體涉及一種基于DCT和高清影像技術(shù)的浙青混合料疲勞試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國公路行業(yè)的蓬勃發(fā)展，浙青路面得到了廣泛的應(yīng)用，浙青路面材料耐久性測試方法(主要是疲勞實(shí)驗(yàn))一直是公路領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外關(guān)于浙青混合料疲勞性能測試方法很多，包括小梁疲勞實(shí)驗(yàn)、直接拉伸實(shí)驗(yàn)、APA疲勞試驗(yàn)、現(xiàn)場 輪載試驗(yàn)等。小梁疲勞實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室最常采用的實(shí)驗(yàn)方法，分三點(diǎn)加載和四點(diǎn)加載兩種，雖然它可以簡單的預(yù)測浙青混合料的疲勞性能，但僅能表征材料的二維應(yīng)力狀態(tài)，且低估了浙青混合料的疲勞壽命，同時(shí)小梁疲勞實(shí)驗(yàn)屬于間接拉伸疲勞實(shí)驗(yàn)，并不能完全模擬浙青混合料在使用過程中的實(shí)際受力狀態(tài)；直接拉伸實(shí)驗(yàn)由于端部必須用特制膠進(jìn)行粘結(jié)，實(shí)驗(yàn)過程比較繁瑣；APA疲勞試驗(yàn)屬于室內(nèi)輪載實(shí)驗(yàn)，雖然可以模擬現(xiàn)場，但是低勁度浙青混合料的疲勞易受車轍影響；現(xiàn)場輪載模擬雖能直接確定實(shí)際輪載作用下的疲勞響應(yīng)，但是費(fèi)用高、周期長。綜上所述，迫切需要一種方便實(shí)用的研究浙青混合料疲勞性能的方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于DCT和高清影像技術(shù)的浙青混合料疲勞試驗(yàn)方法，該方法基于高清攝影技術(shù)，是對傳統(tǒng)DCT (Disk-Shaped Compact Tension)研究斷裂能方法的改進(jìn)，用它來研究浙青混合料的疲勞性能。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種基于DCT和高清影像技術(shù)的浙青混合料疲勞試驗(yàn)方法，其特征在于，具體測試按如下步驟進(jìn)行I)按照ASTM-D7313-07a相關(guān)的技術(shù)要求制備試件，所述的試件為厚度為50mm，直徑為150_的圓塊體，其中，圓塊體一端切除5_，對圓塊體中心線靠近切除邊預(yù)先切縫，長度為62. 5mm ;在圓塊體上鉆有直徑為25mm的兩個(gè)孔，該兩個(gè)孔的中心線位于切縫兩側(cè)25mm，且距離切除邊35mm ;兩個(gè)孔用來連接加載夾具；2)試件制備好之后，先將試件側(cè)面刷白，并按照一定的距離打上網(wǎng)格；3)按照DCT實(shí)驗(yàn)要求，將試樣安裝于加載夾具中，并使試件與MTS疲勞機(jī)上下傳動(dòng)軸連接在一起；安裝測試試件之后調(diào)試MTS，打開預(yù)設(shè)疲勞程序；4)通過DCT實(shí)驗(yàn)測出試件破環(huán)的最大荷載，之后按照相應(yīng)的應(yīng)力比采用與之對應(yīng)的荷載、加載波形及頻率為IOHz的連續(xù)正弦波條件下，測出不同應(yīng)力比對應(yīng)的疲勞壽命，然后通過不同應(yīng)力比和與之對應(yīng)的疲勞次數(shù)回歸出疲勞方程，從而評價(jià)材料的疲勞性能；5)測定時(shí)在試件的對面加載一個(gè)高清攝像機(jī)，用于研究在具體加載過程中裂縫擴(kuò)展的速率，同時(shí)分析裂縫發(fā)展的峰值；在高清攝像的視野范圍內(nèi)，將加載次數(shù)與一個(gè)數(shù)顯計(jì)數(shù)器連接起來，同時(shí)通過不同加載次數(shù)時(shí)攝影圖片中固定兩點(diǎn)之間距離變化，研究裂縫寬度發(fā)展，從而得出加載次數(shù)與裂縫擴(kuò)展長度的關(guān)系以及裂縫擴(kuò)展速度。本發(fā)明是基于DCT和高清影像技術(shù)的浙青混合料疲勞試驗(yàn)方法，與已有技術(shù)相比有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)I、將已有測定斷裂能的DCT技術(shù)進(jìn)行了改造，使它能夠在預(yù)切縫前提下進(jìn)行浙青混合料的疲勞實(shí)驗(yàn)，可以更好的模擬路面出現(xiàn)初始損傷后浙青混合料的疲勞性能。2、綜合了小梁疲勞試驗(yàn)和DCT實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，可以更好的預(yù)測出浙青混 合料的疲勞性能。3、通過使用高清攝影技術(shù)，在加載過程中可以定量的研究裂縫擴(kuò)展規(guī)律。同時(shí)可以研究應(yīng)力比與浙青混合料參數(shù)的變化規(guī)律。4、相比傳統(tǒng)疲勞實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)試件制備方便，同時(shí)可以充分利用有限的試件(一個(gè)成型的試件可以切割數(shù)個(gè)可用試件)。5、通過高清攝影，避免了使用傳統(tǒng)DCT實(shí)驗(yàn)采用的應(yīng)變片，不僅造價(jià)降低，而且結(jié)果更加精確，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以通過影像方式保存下來，為日后的科研工作提供一定的基礎(chǔ)資料。


圖I是試件尺寸圖；其中，圖(a)是試件主視圖，圖(b)是試件側(cè)視圖。圖2是網(wǎng)格示意圖；圖3是加載夾具示意圖；圖4是高清攝影機(jī)布置圖；圖5是加載設(shè)備與數(shù)顯計(jì)數(shù)器示意圖。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例給出一種基于DCT和高清影像技術(shù)的浙青混合料疲勞試驗(yàn)方法，具體測試的測試過程如下I、按照ASTM-D7313_07a相關(guān)的技術(shù)要求制備試件，具體規(guī)格數(shù)據(jù)見圖I所示。圖中A代表整個(gè)試件，B、C代表在試件預(yù)先鉆的小孔，D代表了預(yù)先切縫。試件既可以是實(shí)驗(yàn)室成型(旋轉(zhuǎn)壓實(shí))，也可以是現(xiàn)場鉆心取樣。整個(gè)尺寸要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行設(shè)定。一般情況下，一個(gè)成型的試件通過切割可以制備成數(shù)個(gè)滿足實(shí)驗(yàn)要求的試件，所以制樣較為方便。參見圖I，試件為厚度為50mm,直徑為150mm的圓塊體,其中，圓塊體一端切除5mm,對圓塊體中心線靠近切除邊預(yù)先切縫，長度為62. 5mm ;在圓塊體上鉆有直徑為25mm的兩個(gè)孔(B、C)，該兩個(gè)孔的中心線位于切縫D兩側(cè)25mm，且距離切除邊35mm ;兩個(gè)孔(B、C)用來連接加載夾具。2、按要求制備好試件之后，先將試件側(cè)面刷白，并按照一定的距離(5mm)打上網(wǎng)格(圖2)。3、按照DCT實(shí)驗(yàn)要求，加工相應(yīng)的加載夾具(如圖3所示)，該加載夾具為一對，分別穿過試件的兩個(gè)孔，并將加載夾具與MTS疲勞機(jī)上下傳動(dòng)軸連接在一起。安裝試件之后調(diào)試MTS疲勞機(jī)，打開預(yù)設(shè)疲勞程序。4、通過DCT實(shí)驗(yàn)測出試件破環(huán)的最大荷載，之后按照相應(yīng)的應(yīng)力比(比如0.2、
0.3,0. 4等)采用與之對應(yīng)的荷載，加載波形及頻率為IOHz的連續(xù)式正弦波條件下測出不同應(yīng)力比對應(yīng)的疲勞壽命，然后通過不同應(yīng)力比和與之對應(yīng)的疲勞次數(shù)回歸出疲勞方程。從而評價(jià)材料的疲勞性能。5、測定時(shí)在試件的對面加載一個(gè)高清攝像機(jī)(見圖4)。采用這樣的手段來研究在具體加載過程中裂縫擴(kuò)展的速率，同時(shí)可以分析裂縫發(fā)展的峰值。在研究過程中為了能夠?qū)⒓虞d次數(shù)與裂縫擴(kuò)展速度聯(lián)系起來，在高清攝像的視野范圍內(nèi)，將MTS疲勞機(jī)的加載次數(shù)與一個(gè)數(shù)顯計(jì)數(shù)器連接起來(如圖5)。在具體加載過程中主要是通過高清攝影采集的畫面，確定裂縫的擴(kuò)展寬度和長度。通過靜態(tài)畫面中網(wǎng)格之間的距離變化來分析其寬度和長度的變化情況。如圖2中，通過B和C兩點(diǎn)之間距離變化可以得出A點(diǎn)裂縫在具體某一加載次數(shù)時(shí)寬度值。同時(shí)通過不同加載次數(shù)時(shí)攝影圖片中固定兩點(diǎn)之間距離變化，研究裂縫寬度發(fā)展，從而得出加載次數(shù)與裂縫擴(kuò)展長度的關(guān)系以及裂縫擴(kuò)展速度。也可以就某一點(diǎn)裂縫擴(kuò)展寬度進(jìn)行研究，探究其與加載次數(shù)的關(guān)系，進(jìn)而確定疲勞裂縫擴(kuò)展模型。與傳統(tǒng)的DCT實(shí)驗(yàn)相比，該實(shí)驗(yàn)對位移的觀測采用了高清影像技術(shù)，因此不需要在預(yù)裂縫處設(shè)置位移應(yīng)變片，從而簡化了實(shí)驗(yàn)過程，提高了實(shí)驗(yàn)效率。權(quán)利要求
1. 一種基于DCT和高清影像技術(shù)的浙青混合料疲勞試驗(yàn)方法，具體測試按如下步驟進(jìn)行 1)按照ASTM-D7313-07a相關(guān)的技術(shù)要求制備試件，所述的試件為厚度為50mm，直徑為150mm的圓塊體，其中，圓塊體一端切除5_，對圓塊體中心線靠近切除邊預(yù)先切縫，長度為.62. 5mm ;在圓塊體上鉆有直徑為25mm的兩個(gè)孔，該兩個(gè)孔的中心線位于切縫兩側(cè)25mm，且距離切除邊35mm ;兩個(gè)孔用來 連接加載夾具； 2)試件制備好之后，先將試件側(cè)面刷白，并按照一定的距離打上網(wǎng)格； 3)按照DCT實(shí)驗(yàn)要求，將試樣安裝于加載夾具中，并使試件與MTS疲勞機(jī)上下傳動(dòng)軸連接在一起；安裝測試試件之后調(diào)試MTS，打開預(yù)設(shè)疲勞程序； 4)通過DCT實(shí)驗(yàn)測出試件破環(huán)的最大荷載，之后按照相應(yīng)的應(yīng)力比采用與之對應(yīng)的荷載、加載波形及頻率為IOHz的連續(xù)正弦波條件下，測出不同應(yīng)力比對應(yīng)的疲勞壽命，然后通過不同應(yīng)力比和與之對應(yīng)的疲勞次數(shù)回歸出疲勞方程，從而評價(jià)材料的疲勞性能； 5)測定時(shí)在試件的對面加載一個(gè)高清攝像機(jī)，用于研究在具體加載過程中裂縫擴(kuò)展的速率，同時(shí)分析裂縫發(fā)展的峰值；在高清攝像的視野范圍內(nèi)，將加載次數(shù)與一個(gè)數(shù)顯計(jì)數(shù)器連接起來，同時(shí)通過不同加載次數(shù)時(shí)攝影圖片中固定兩點(diǎn)之間距離變化，研究裂縫寬度發(fā)展，從而得出加載次數(shù)與裂縫擴(kuò)展長度的關(guān)系以及裂縫擴(kuò)展速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于DCT和高清影像技術(shù)的瀝青混合料疲勞試驗(yàn)方法，包括試件制備，將試件側(cè)面刷白，并按照一定距離打上網(wǎng)格，將試樣安裝于加載夾具中，并使試件與MTS疲勞機(jī)上下傳動(dòng)軸連接在一起；安裝測試試件之后調(diào)試MTS，打開預(yù)設(shè)疲勞程序；通過DCT實(shí)驗(yàn)測出試件破環(huán)的最大荷載，然后通過不同應(yīng)力比和與之對應(yīng)的疲勞次數(shù)回歸出疲勞方程，從而評價(jià)材料的疲勞性能；測定時(shí)在試件的對面加載一個(gè)高清攝像機(jī)，在高清攝像的視野范圍內(nèi)，將加載次數(shù)與一個(gè)數(shù)顯計(jì)數(shù)器連接起來，同時(shí)通過不同加載次數(shù)時(shí)攝影圖片中固定兩點(diǎn)之間距離變化，研究裂縫寬度發(fā)展，從而得出加載次數(shù)與裂縫擴(kuò)展長度的關(guān)系以及裂縫擴(kuò)展速度。
文檔編號G01N3/32GK102645527SQ20121010662
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者唐禮泉, 汪海年, 王彥喆, 郝培文 申請人:長安大學(xué)