基于3D-DIC技术的材料双向拉伸全场应变测量

妮子201812

使用三维数字图像相关法（3D-DIC技术），非接触式测量方法对铝合金试件双向拉伸进行全场应变测量，观测试件表面应变场变化，分析其抗拉力学性能。

        利用拉伸试验和全场非接触式三维数字图像相关（3D-DIC技术）方法分析新开发的铝合金材料。对变形场和位移场的分析，采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，可在测试过程中提供精确的材料行为。3D-DIC技术测试结果可以更可靠地评估使用铝合金材料的结构力学特征和抗拉性能。

        双向拉伸测试目的

        配合MTS双向拉伸试验机，新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统进行全场测量，对铝合金试件双向拉伸进行位移场、应变测量，观测试件表面应变场变化，分析其抗拉力学性能。

        3D-DIC技术测量方案

        试件中间区域尺寸30mmx30mm，XTDIC三维全场应变测量系统测量铝合金试件双向拉伸过程中的变形。

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3D-DIC技术测量铝合金试件
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3D-DIC设备布置-双向拉伸实验现场

        XTDIC三维全场应变测量系统，工业相机采用128mmX96mm测量幅面，3D-DIC技术测量位移精度为0.01mm，应变精度为50个微应变。

        3D-DIC检测流程

        拉伸试件制备散斑图案；

        对3D-DIC设备相机进行标定，获取相机内外参数。

        进行双向拉伸实验，XTDIC三维全场应变测量系统两个工业相机同步采集数据。

        3D-DIC软件进行数据分析，获取位移场、应变场数据。

        DIC软件数据分析

        两种试件的变形趋势与预期及有限元模拟一致，可分析关键点的变形数据，3D-DIC技术设备系统可与试验机的两路力信号实现通讯，测量相关力学性能参数。

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3D-DIC软件分析应变场
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3D-DIC软件分析应变场

        三维数字图像相关法（3D-DIC技术），基于散斑图案的随机图案应用到测量目标的表面，通过分析和计算变形前后的图像来测量应变/位移, 用于双向拉伸应变测量，并进行可视化。与应变片不同，变形和位移是通过图像分析来分析的，可以在无接触的情况下观察双向拉伸表面和立体方向的变形。

        通过3D-DIC系统，可以以非接触和非破坏性的方式量化物体的扭曲和变形。另外，通过搭配使用高速摄像机，可以分析高速位移轨迹、瞬态变形现象和振动。