Hochdynamische Materialtest-Analyse im Bauwesen

Bearbeiterin: Laura Camila Duran Vergara

Dieses Projekt ist die Fortsetzung des Teilprojektes C1 des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Graduiertenkollegs GRK2250. Ziel ist es, die Präzision und Zuverlässigkeit der Schätzung mechanischer Eigenschaften von unterschiedlichen Betonzusammensetzungen bei hochdynamischen Prüfungen zu erhöhen. Durch den Einsatz von Ultrahochgeschwindigkeitskameras mit der Sensorarchitektur ISIS (in situ storage image sensor), die Merkmale von CCD- und CMOS-Bildsensoren kombiniert, wird eine Vergrößerung der räumlich-zeitlichen Auflösung erreicht. Damit kann die Verformung des Betons nach dem Aufprall und vor der Bruchdehnung beobachtet werden. Da die Betonproben unter hohen Beschleunigungen getestet werden, liegt die Zeitspanne bis zum Bruch Mikro- oder sogar Nanosekunden, wenn die Dehnrate sehr hoch ist. 

Video: Verformung in Aufprallrichtung eines Druckversuchs vor und nach der Hauptrissbildung. Die Verformung wird durch die Verschiebung in X-Richtung und die Hauptrissbildung durch die Hauptdehnung dargestellt. Der Versuch wurde mit einer Kirana 7M Kamera (; ) durchgeführt und mit der Software GOM Correlate Pro bearbeitet.

Aufgrund der hohen Bildfrequenz ohne Verlust der Dimensionskomponente ergeben sich jedoch einige Herausforderungen bei der Bildaufnahme: kurze Bildaufnahmekapazität, geringe Sensorempfindlichkeit, Image Lag Effekt und Fixed Pattern Noise Effekt. Zum großen Teil liegt das daran, dass die Signale in jedem Pixel während der Bildaufnahmezeit geladen und gespeichert werden. Dies hat zur Folge, dass die Bildqualität und damit die Bestimmung der Bildkoordinaten, die für die Verformungsanalyse verwendet werden, durch den geringen Füllfaktor, die unzureichende Ladungsübertragungseffizienz und radiometrische Fehler beeinträchtigt werden.

Unter Berücksichtigung vorgenannter Herausforderungen wird die eindimensionale Wellengleichungstheorie auf das Verschiebungsvektorfeld, das die Verformung des Probekörpers repräsentiert, angewendet. Dies ermöglicht die Abschätzung der Geschwindigkeit der Longitudinalwelle, die überwiegend für den Bruch des Betons verantwortlich ist.

Weiterleitung zur Projektseite: https://www.grk2250.de/

Link zur Website der Kirana-Kamera: https://www.specialised-imaging.com/products/video-cameras/kirana

2 Einträge

2024

• Ultrahigh-speed imaging for high-impact concrete deformation analysis in pre- and post-cracking stagesDuran Vergara, L. C., Liebold, F. & Maas, H., 8 Jan. 2024, in: Applied Optics. 63, 2, S. 467-482, 16 S.Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Fachzeitschrift > Forschungsartikel

2023

• Analysis of the Accuracy Potential of a Stereo High-Speed Camera System in 3D Measurements in Highly Dynamic ExperimentsDuran Vergara, L. C., Liebold, F. & Maas, H., 14 Feb. 2023, in: Sensors (Switzerland). 23, 4, S. 1-26, 26 S.Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Fachzeitschrift > Forschungsartikel

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