Page 33 - 2021年第52卷第9期

表 1 DIC 图像采集方案

试样编号 晶体结构 温度/℃ 加载速率/s -1 采集频率/Hz
A1 粒状 -8 4.46×10 -6 0.4
A2 粒状 -8 4.46×10 -5 4
A3 粒状 -8 8.93×10 -4 8
B1 粒状 -4 4.46×10 -6 0.4
B2 粒状 -4 4.46×10 -5 4
B3 粒状 -4 8.93×10 -4 8

3 试验结果分析

3.1 DIC 方法测位移与传统方法的比较 以 A1 试

样试验结果为例进行了分析，将使用 DIC 与使用
200 应变片
应变片两种方法测量得到的荷载与裂纹开口位移
DIC
（P-CMOD）曲 线 进 行 了 对 比 ， 以 评 估 DIC 方 法 的 150
准确性。在 DIC 分析时，将试样预制裂纹口两端 荷载/N
的 位 移 差 作 为 CMOD， 结 合 应 变 片 测 量 得 到 的 100
CMOD，绘制出如图 5 所示的 P-CMOD 曲线。分析
50
可知，在整个加载过程中，采用 DIC 方法与应变
片 方 法 得 到 的 P-CMOD 曲 线 基 本 吻 合 ， 因 此 ， 0
0 0.05 0.10 0.15 0.20
DIC 方法可以用于河冰三点弯曲试验的研究。
CMOD/mm
在冰力学试验中，一般将压头的位移作为试
图 5 DIC 与应变片两种试验方法的 P-CMOD 曲线对比
样的位移，进而计算试样的应变，通过这种方法
得到试样的名义位移和名义应变。本次试验中，将 DIC 测量得到的位移与压头的位移进行了对比，
如图 6（a）所示，在计算区域的上表面选取阶段线 MN，计算 MN 线上各点在加载过程中的竖向位移，
将 MN 线上的最大位移值作为该时期试样的实际位移。图 6（b）展示了 A1 试样在两种测量方法下的位
移-时间图像，名义位移和实际位移都随着时间的增加呈线性增长，但在相同的时刻，名义位移约为
实际位移的 3.28 倍。

0.40
DIC
压头
0.30
位移/mm 0.20

0.10

0.00
0 100 200 300 400 500
时间/s
（a） DIC 方法测量位移 （b） 压头与 DIC 两种方法测量位移比较
图 6 A1 试样压头位移与 DIC 位移比较
基于上述方法，对所有 DIC 测量试样的名义位移和实际位移进行了计算分析，结果如表 2 所示，
所有试样的压头位移均大于实际位移，前者为后者的 2.8 ~ 3.3 倍。分析可知，产生这种误差的主要
原因是试验机执行器的刚度不足，执行器产生变形，使压头测量出的位移值包含了机器自身变形，

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