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三维全场应变测量技术(DIC)在航空航天领域中的应用

航空航天技术是最为活跃的高科技领域之一,它涉及到航空器和航天器的设计、制造、测试和维护等工程学科。航空航天飞行器的可靠性与机身结构设计、材料力学性能、关键部件质量把控等密切相关,材料和结构力学性能测试结果直接影响着飞航安全。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统是一种非接触式、高精度、可视化全场测量方案,在航空航天领域,可用于材料和零部件在极端服役环境下的全场应变和变形分析,结构运动过程中的位移、速度和加速度等轨迹跟踪和分析,并可方便地整合到环境测试箱、风洞、疲劳测试台等试验环境,提供丰富的测试数据结果。

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DIC技术在航天航空领域的应用

飞机航行中机翼变形DIC测量

大型飞机采用大展弦比和柔性机翼设计,空中飞行时机翼变形很大,飞行姿态多样使得机翼承受荷载具有复杂性,机翼的变形量是否在弹性安全允许范围之内,直接关系到气动性和飞行安全。如何方便快捷、精确地测量空中飞行时大型飞机机翼的三维动态变形数据尤为关键。

机翼飞行过程中DIC变形测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

机翼飞行过程中DIC变形测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

某单位科研团队为了研究大型飞机在飞行过程中机翼大挠度变形检测难题,采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,利用布置在飞机上的多组DIC工业相机,拍摄飞机空中飞行时机翼的变形视频图像,通过空中飞行环境下对气流、光线、振动、拍摄倾斜角等的各种抗干扰和补偿方法,DIC软件高精度地解算出大视场下机翼三维全场动态变形和应变数据,为大型飞机的研制和生产提供真实的空中飞行数据。

直升机旋翼运动参数DIC测量

直升机旋翼桨叶承载量大,当桨叶运动参数和变形情况会对飞行安全和气动力造成影响。传统传感器及视觉测量方法,难以对复杂工况下机翼运动参数及变形进行测量,这些方法依赖标定参数进行检测,而在复杂工况及大尺寸测量时难以标定,且易因测量误差大导致数据失真。

直升机旋翼位移轨迹DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

直升机旋翼位移轨迹DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

直升机旋翼位移轨迹DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

某单位科研团队为了研究旋翼在飞行过程中的运动参数与全场变形,分析掠角、攻角、风速、速度对机翼性能的影响,进行了直升机旋翼飞行状态下的模拟测试实验。实验采用XTDIC三维全场应变测量系统搭配两台高速相机,拍摄旋翼在不同工况下运动状态,通过大视场三维坐标的精确重建, DIC软件控制相关变量分析获得旋翼全场变形、运动轨迹参数信息。

风洞模型运动参数DIC测量

飞行器在风洞风力载荷下,测量模型的变攻角、姿势角及来流迎角、部件连接刚度、操纵面连接刚度等因素都会对颤振特性产生影响。通过风洞试验对模型变形和振动进行研究,通过DIC非接触式光学测量方式,获得实验模型在风洞试验中的变形和姿态变化,从而验证被测模型在不同工况下的受力状态。

风洞模型运动轨迹参数DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

风洞模型运动轨迹参数DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

某单位在风洞模拟实验中,采用两台高速相机拍摄风洞风载下机翼模型的位移姿态及震颤情况,通过新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,分析不同风速下各个位置(标记点)的振动和散斑的变形状态,获得该模型的全场变形、姿态轨迹变化和振动特性,研究结果可验证有限元模拟,为飞机的研制提供数据支撑。

合金片高温变形DIC测量

新型飞行器的航行速度越来越快,对热防护材料和结构提出了更高的要求,材料高温力学性能成为热防护系统与飞行器结构设计的重要依据。数字图像相关法(DIC)具有非接触式测量、环境适应性强、操作简单和测量精度高等优点,尤其是在高温实验应用中优势凸显。

合金片高温变形DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

合金片高温变形DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

某单位科研团队在合金高温热载荷变形实验中,通过新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统通过与红外相机温度数据同步与标定,观察并分析高温环境下材料表面变形过程,获得温度场与应变场耦合可视化测量结果,研究合金材料温度与变形的关联机理。

铆接件失效机理DIC分析

复合材料结构采用铆接对于飞机减重、控制制造成本具有积极作用,但复合材料铆接易产生损伤,限制了其在关键连接部位应用。如何抑制复合材料铆接损伤、提升铆接连接性能,以及对于复合材料结构,铆接能否代替螺栓连接成为设计人员关切的问题。

航空铆接件拉伸加载失效机理DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

航空铆接件拉伸加载失效机理DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

某单位通过新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,拍摄航空铆接试件单轴拉伸,通过对变形过程中散斑的追踪与关联来获得构件的全场应变与形变数据。测试数据有助于识别铆接件潜在的薄弱环节,可能出现的失效位置。此外,通过对模型进行不断的迭代优化,提升铆接结构的性能。

材料疲劳裂纹扩展DIC测量

航空航天器材料在飞行过程中经历了复杂的载荷变化,疲劳性能的好坏直接影响着航空航天器材料的可靠性和安全性。因此,对航空航天器材料的疲劳性能进行分析和优化,能够有效延长材料的使用寿命,提高航空航天器件的安全性和可靠性。

材料疲劳裂纹演化DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

材料疲劳裂纹演化DIC测量-dic三维全场应变测量系统在航空航天领域中的应用.jpg

某单位科研团队在复合材料疲劳循环加载实验中,通过新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统锁相环功能,自定义采集波峰波谷、采集频率,观察并分析疲劳加载过程全场变形、损伤、裂纹萌生表面变化过程,获得全场可视化测量结果,获取材料的疲劳极限、疲劳强度等性能参数。

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