美国罗文大学研发混凝土3D打印逆时序变形检测技术

10月13日，美国罗文大学宣布，其工程研究团队研发出一种逆时序数字图像相关检测技术，可重建混凝土3D打印及固化过程中的结构变形，测量新铺设混凝土对下层材料产生的载荷影响。研究成果发表于《实验力学》期刊，由土木与环境工程系研究人员伊斯兰·曼塔维和机械工程系研究人员贝赫拉德·库赫博尔共同主持。

研究团队在混凝土逐层打印及固化期间采集数千张图像，以完全固化后的结构图像为参考，按照时间倒序进行数字图像相关分析，重建各打印层的位移与应变变化。该方法利用挤出混凝土表面自然形成的粗糙纹理追踪材料形变，并结合数学模型计算混凝土在逐层承载、收缩和固化过程中的应变分布。

研究人员先建立逆时序增量图像相关分析模型，再以6061铝合金试样开展准静态拉伸试验，将逆时序测量结果与传统正向测量数据进行比较，并对逐点及整体平均测量误差进行量化。随后，团队将该方法应用于混凝土增材制造试验，重建打印过程中的表面位移、应变场及残余变形。

研究结果表明，逆时序图像分析能够记录新打印混凝土在早期承载及固化阶段的形变，并获取传统正向图像相关技术难以测量的初始应变数据。团队还将温度、湿度及材料化学组成列为影响打印结构固化行为的研究变量，后续研究方向涉及混凝土打印过程质量监测及自动化施工控制。