Американский университет Роуэн разработал технологию обратного по времени обнаружения деформаций для 3D-печати бетона

Репортаж от Wedoany，13 октября Университет Роуэн (США) объявил о том, что его инженерно-исследовательская группа разработала метод цифровой корреляции изображений с обратным ходом времени, позволяющий реконструировать структурные деформации в процессе 3D-печати и отверждения бетона, а также измерять нагрузочное воздействие свежеуложенного бетона на нижележащие слои материала. Результаты исследования опубликованы в журнале «Экспериментальная механика»; работу совместно возглавили исследователь Ислам Мантави с кафедры гражданского и экологического строительства и исследователь Бехрад Кухбор с кафедры машиностроения.

В ходе послойной печати и отверждения бетона исследовательская группа собрала тысячи изображений; в качестве опорного использовалось изображение полностью отверждённой структуры, а анализ цифровой корреляции изображений выполнялся в обратном хронологическом порядке для реконструкции изменений перемещений и деформаций каждого печатного слоя. Метод использует естественную шероховатую текстуру поверхности экструдированного бетона для отслеживания деформации материала и в сочетании с математической моделью позволяет рассчитывать распределение деформаций бетона в процессах послойного нагружения, усадки и отверждения.

Сначала исследователи построили модель инкрементального анализа цифровой корреляции изображений с обратным ходом времени, затем провели квазистатическое испытание на растяжение образцов из алюминиевого сплава 6061, сопоставили результаты обратных по времени измерений с данными традиционных прямых измерений и количественно оценили погрешность измерений как по отдельным точкам, так и в целом по средним значениям. После этого группа применила метод к экспериментам по аддитивному производству бетона, реконструировав поверхностные перемещения, поля деформаций и остаточные деформации в процессе печати.

Результаты исследования показали, что обратный по времени анализ изображений позволяет фиксировать деформации свежеотпечатанного бетона на ранних стадиях нагружения и отверждения, а также получать исходные данные о деформациях, которые трудно измерить традиционными методами прямой корреляции изображений. Группа также отнесла температуру, влажность и химический состав материала к исследуемым переменным, влияющим на поведение структуры при отверждении; дальнейшие исследования касаются мониторинга качества процесса бетонной печати и автоматизированного управления строительством.