【摘 要】
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膜结构以自重轻、刚度小、跨度大和造型美观等优点,被广泛应用于体育场、大型展览馆等公共建筑中。膜材是一种柔性材料,其力学性能与传统建筑材料有很大的不同,受外力作用时变形较大,对变形的测量精度要求较高。因此,为有效地指导工程结构设计,降低膜结构工程事故的发生率,需要简便有效地测量方法和仪器来测量建筑膜材的力学性能。传统的接触式测量仪器量程较小且误差较大,数字散斑测量技术具有高精度、非接触、全场性等优势
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膜结构以自重轻、刚度小、跨度大和造型美观等优点,被广泛应用于体育场、大型展览馆等公共建筑中。膜材是一种柔性材料,其力学性能与传统建筑材料有很大的不同,受外力作用时变形较大,对变形的测量精度要求较高。因此,为有效地指导工程结构设计,降低膜结构工程事故的发生率,需要简便有效地测量方法和仪器来测量建筑膜材的力学性能。传统的接触式测量仪器量程较小且误差较大,数字散斑测量技术具有高精度、非接触、全场性等优势,广泛应用于实际工程中的应变测量。本文以法拉利1002T2膜材为试验对象,研究了数字散斑测量技术的应用,主要内容如下:（1）采用数字散斑测量技术和引伸计作为应变测量方法,结合双轴拉伸试验机进行加载,设计并开展了双轴拉伸试验和双轴剪切试验来研究测量膜材的弹性常数。根据正交异性膜材本构关系,结合应变残差平方和最小法,得到了膜材弹性模量和泊松比的计算方法;通过剪切加载试件核心区膜材经纬向几何关系,结合材料力学相关理论,得到了剪切模量的计算方法。（2）将膜材试件分为A、B组,分别进行了1:1、2:1、1:2、1:0、0:1五种加载比例下的双轴拉伸试验,通过两种测量方法得到了各加载比例下相应的应力-应变曲线;根据各曲线第三次循环时最大应力应变值,分别求解其弹性模量和泊松比。最后分析各曲线的变化规律,并对数字散斑测量技术和引伸计测量的试验结果进行误差分析。（3）对膜材试件分两阶段开展最大剪应力为1.5kN/m和2kN/m的双轴剪切试验,采用带有预加载段和过渡段的正应力加卸载往复循环变化的剪切加载曲线,得到数字散斑测量方法和引伸计测量方法相应的剪应力-剪应变曲线,选择该曲线第三次循环正负向加载上升段进行直线拟合,其斜率均值即为膜材的剪切模量。试验分析了剪应变-时间曲线变化规律及峰值误差,分别求出了两阶段滞回环面积及误差,最后计算剪切模量并分析误差。
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