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DIC技术在复合材料应变测量应用解决方案集合

数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)是一种测量物体表面应变和变形的方法。该方法跟踪物体表面散斑图案的变形过程,通过求解最优化问题(基于典型的传递模型,如光流),计算散斑域的灰度值的变化,从而得到被测物表面的变形和应变数据。

DIC数字图像相关技术(Digital Image Correlation)技术原理.jpg

目前DIC数字图像相关技术(Digital Image Correlation)以其全场数据形态的应变、变形、位移、振幅、模态等高密度数据场的测量优势,在包括复合材料在内的新材料研发、能源动力、航空航天、汽车交通、土木结构等领域的高校、科研企事业单位都得到了广泛应用。

在复合材料力学性能测试中,DIC技术可用于拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能表现评估,以分析其强度、刚度、塑性、弹性、延展性等力学性能参数。通过DIC技术,DIC技术所有测量数据可追溯和关联,修改信息可以同步联动更新。

DIC技术支持多相机组同步测量,可同步测量多个区域的变形应变,适用于复合材料不同需求下的变形应变测量。支持基于全局点的多测头标定,统一多个测量头的坐标系。

在复合材料有限元分析应用领域,DIC技术可将实际测试结果与有限元仿真软件的理论数据进行对比和分析,有效改善模拟仿真工具及其工艺,为科研项目积累更多可靠数据。

一、常规力学实验应用

1、拉伸测试

基于DIC技术可获取复合材料的全场应变分布,分析不同区域的应变变化情况,输出应力-应变曲线;计算杨氏模量和泊松比,描述复合材料的刚度、弹性以及变形行为。

数字散斑DIC技术用于uhpc超高性能混凝土拉伸测试.jpg

数字散斑DIC技术用于uhpc超高性能混凝土拉伸测试

2、多测头压缩测试

DIC技术支持多相机组同步进行全场测量,检测复合材料损伤的起始位置,测试其抗压载荷性能,多测头更可实现360°全景测试。

数字散斑DIC技术用于多测量头全周压缩变形测试.jpg

3、弯曲/剪切测试

DIC技术应用于3点/4点弯曲测试,用于确定剪切模量和凹槽裂纹扩展等观测参数。尤其在小区域大应变量测试时,DIC技术具有明显的优势。

DIC技术应用于大型混凝土结构3点/4点弯曲测试.jpg

4、劈裂测试

DIC技术分析材料劈裂承载的条件下的应变分布,全程记录裂缝位置、形态以及分布。此类实验如果不借助DIC技术的帮助是难以实现的。

数字散斑DIC技术应用于复合材料劈裂测试.jpg

DIC技术通过清晰详细地记录复合材料的变形过程,并计算全场表面应变,在各种涉及应变测量的领域中展现出巨大的优势。

5、大变形测试

柔性复合材料在拉伸加载条件下,变形量可达到800%-1000%左右的大变形,DIC技术可对复合材料表面全场应变的高精度测量,准确判断最大变形点,直观分析失效过程。

数字散斑DIC技术应用于复合材料拉伸大变形测试.jpg

6、大尺寸测试

DIC技术应变测量范围从0.005%到20000%,配合不同的图像采集硬件,可实现大尺寸测量对象的全场应变与变形测量。

数字散斑DIC技术大尺寸飞机结构件应变分布表征.jpg

数字散斑DIC技术大尺寸飞机结构件应变分布表征

7、疲劳测试

新拓三维DIC技术锁相环功能模块,可自定义相位间隔捕捉试样图片,并实时显示采集帧率,有效减少采集数据量,支持长时间加载疲劳监测,实现全场疲劳加载测量。

数字散斑DIC技术用于复合材料循环加载疲劳测试.jpg

DIC技术同时可配合双目式显微镜、高速摄像机、红外相机等设备,在应用于微小试件应变测量、高速位移/运动和变形分析、高温高压环境、温度场/应变场耦合测量、复杂变形过程以及疲劳断裂测量等特殊领域时,具有显著的应用优势。

二、极端环境下力学实验应用

1、超高温测试

航天复合材料2600°C超高温测试

高温炉环境2600温度下,某航天复合材料试件拉伸试验,测量试件表面的位移场和应变场。

数字散斑DIC技术用于复合材料超高温应变测试.jpg

激光加热薄板至熔穿测试

数字散斑DIC技术用于复合材料激光焊接超高温变形测试.jpg

2、超高速测试

DIC高速测量技术搭配高速摄像机,可完成高速冲击、爆炸、疲劳、振动、旋转、轨迹追踪等高速动态三维位移场和应变场的测量。

DIC高速测量技术用于霍普金森压杆高速冲击变形测试.jpg

DIC高速测量技术用于霍普金森压杆高速冲击变形测试.jpg

DIC高速测量系统用于霍普金森高速冲击测试

3、超小尺寸测试

微小尺寸试样(1.5mm)测试

复合材料小试样,在原位试验台进行拉伸测试,通过新拓三维DIC显微测量系统的体式显微镜进行测量过程的变形图像采集,DIC软件中完成计算分析。

dic显微应变测量技术用于微小尺寸试样(1.5mm)拉伸应变测试测试.jpg

4、DIC技术+红外相机

温度场/应变场耦合

DIC技术可与红外相机同步,通过标定使得温度和应变数据处于同一坐标系中,实现温度/应变耦合测量,对复合材料及结构进行多物理场测试,实现温度和应变数据采集、分析和提取。

数字散斑dic技术搭配红外相机用于温度场与应变场耦合测量.jpg

新拓三维公司简介

新拓三维技术(深圳)有限公司,致力于先进三维光学测量技术研究、系列测量设备应用研发及技术方案提供,是国内三维光学测 量检测领域研究较早、应用领域较广泛、技术与服务能力较为成熟的企业,公司多款产品填补国内空白并成为国内唯一供应商。

公司DIC全场应变测量、DIC高速测量、DIC显微应变测量、板材成形极限测量FLC、视频引伸计系列产品和技术目前已服务全球超过500家以上的客户,广泛应用于国内外众多外知名企业、研究机构、高校及科研单位的科研、生产和在线检测中,涉及消费电子、汽车制造、重型机械、生物医疗等行业,覆盖机械、材料、力学、土木工程等多个学科领域。

新拓三维DIC三维全场应变测量系统系列产品方案.jpg

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