基于数字图像相关技术的厅堂式木构建筑斗拱受压破坏模式及裂纹扩展特性研究：以崇善寺大悲殿为例

杨彦勋; 邬樱; 李爱群; 邓扬; 侯妙乐; 王小龙; 赵慧强

doi:10.3724/j.gyjzG25051801

基于数字图像相关技术的厅堂式木构建筑斗拱受压破坏模式及裂纹扩展特性研究：以崇善寺大悲殿为例

doi: 10.3724/j.gyjzG25051801

杨彦勋¹,
邬樱^2,3, ,,
李爱群^1,3,
邓扬^1,3,
侯妙乐^4,5,
王小龙⁶,
赵慧强^4,5

1. 北京建筑大学土木与交通工程学院, 北京 100044;
2. 北京建筑大学理学院, 北京 100044;
3. 教育部古建筑安全与节能国际合作联合实验室, 北京 100044;
4. 北京建筑大学测绘与城市空间信息学院, 北京 100044;
5. 建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室, 北京 100044;
6. 山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院, 太原 030012

基金项目:

国家重点研发计划（2023YFF0906300）；国家自然科学基金项目（52278290，51978033）；北京建筑大学培育项目专项资金（X24022）；山西省文物科技项目（2023KT02）。

详细信息

作者简介:
杨彦勋，硕士研究生，主要从事古建筑遗产保护研究。

通讯作者:
邬樱，博士，副教授，主要从事建筑遗产诊治与预防性保护研究，wuying@bucea.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-05-18
- 网络出版日期: 2025-09-12

Study on Damage Mode and Crack Expansion Characteristics of Compression Damage of Dou-Gong in Hall-Style Wooden Architecture Based on DIC： a Case Study of the Great Compassion Hall of Chongshan Temple

YANG Yanxun¹,
WU Ying^{2,3
, ,},
LI Aiqun^1,3,
DENG Yang^1,3,
HOU Miaole^4,5,
WANG Xiaolong⁶,
ZHAO Huiqiang^4,5

1. School of Civil and Transportation Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
2. School of Science, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
3. International Joint Laboratory of Safety and Energy Conservation for Ancient Buildings, Ministry of Education, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
4. School of Geomatics and Urban Spatial Informatics, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
5. Beijing Key Laboratory for Architectural Heritage Fine Reconstruction & Health Monitoring, Beijing 100044, China;
6. Shanxi Academy of Ancient Building and Painted Sculpture & Fresco Preservation, Taiyuan 030012, China

摘要

摘要: 为研究数字图像相关技术（DIC）在木质文物保护中的适用性及木材各向异性导致斗拱受压状态下的复杂损伤特征，首先采用新材验证DIC在木材力学性能检测的适用性，再对崇善寺替换下来的斗拱原始构件应用DIC技术获取其压缩弹性常数，并基于DIC分析了表面应变场演化和裂纹扩展过程。结果显示：1）DIC在木材检测时具有较好的可靠性和更好的鲁棒性，弹性模量与传统方法结果偏差平均值为8.29%，各项参数变异系数平均值为8.07%；2）采用DIC测取了斗拱木材压缩弹性参数，顺纹向和弦向的比例极限强度和弹性模量之比分别为9.51和24.56；3）斗拱木材顺纹向受压试块表面产生了横竖向、斜竖向复合劈裂和斜向劈裂，径向产生了面外压弯和剪切斜裂纹，弦向整体压弯；4）裂纹演化呈现三阶段特征，顺纹向试块最大裂纹长度增长率出现在裂纹宏观化阶段，为1.35 mm/s，径向和弦向出现在裂纹扩展阶段，分别为2.08 mm/s和0.94 mm/s。
- 崇善寺大悲殿 /
- 古建筑木构件 /
- 裂纹损伤 /
- 数字图像相关 /
- 力学性能
Abstract: This paper is aimed to study the applicability of digital image correlation （DIC） technology in the protection of wooden cultural relics and the complex damage characteristics of the Dou-Gong under compression due to wood anisotropy. Firstly， new woods were used to verify the applicability of DIC in the mechanical properties testing of wood， and then DIC technology was applied to the replaced original components of the Dou-Gong of Chongshan Temple to obtain its compressive elastic constants， and its surface strain field evolution and crack extension process were analyzed based on DIC. The results showed that： 1） DIC had better reliability and robustness in wood testing， the average value of the deviation of the elastic modulus from the results by the traditional method was 8.29%， and the average value of the variation coefficient of each parameter was 8.07%； 2） the compressive elastic parameters of the arch timber were measured by DIC， and the proportional limiting strengths and elastic modulus ratios of the longitudinal and tangential directions were 9.51 and 24.56， respectively； 3） the compressed specimen surfaces of the Dou-Gong timbers in the longitudinal direction produced transverse and oblique vertical composite splits and diagonal splits， the radial direction produced out-of-face compression bending and shear diagonal cracks， and overall compression bending occurred in the tangential direction； 4） crack evolution showed a three-stage characteristic， with a growth rate of the maximum crack length of longitudinal direction specimens appearing in the crack macroscopic stage of 1.35 mm/s， and the growth rates of the maximum crack length in the radial direction and the tangential direction appearing in the crack expansion stage， of 2.08 mm/s and 0.94 mm/s， respectively.
- the Great Compassion Hall of Chongshan Temple /
- wooden components of ancient architecture /
- crack lesion /
- DIC /
- mechanical property

HTML全文

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