实验背景

在3D打印技术领域，树脂材料能够提供极高的打印精度，适合制作复杂的几何结构及精细的零部件，为复杂结构部件、功能原型以及终端产品的高效制造打开了全新视野。

在3D打印过程中形成的复杂三维结构，需分析其在压缩载荷下的力学行为，包括变形过程、全场应变演化和应变集中区域，这对造具有复杂力学需求的产品、提高产品力学性能可靠性至关重要。

DIC原理和技术

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，是结合数字图像相关方法（Digital Image Correlation）与双目立体视觉技术，通过追踪物体表面的散斑图像或特征图案，进行立体匹配和三维重建，实现变形过程中物体表面的全场三维坐标、位移及应变的动态测量。具有非接触、便携、速度快、精度高、易操作，可实时测量等特点。尤其适合高频动态、非线性或复杂结构变形测量。

应变测量技术对比

传统的测量方法通常依赖于应变计、加速度计等接触式传感器，这些传感器主要测量局部的应力和应变，难以提供结构的全场变形数据。

接触式测量方法需物理接触试样，因此会对试样自重产生影响，影响测试精度和数据结果。

传统测量方法需要特定的表面处理或几何约束，无法适应复杂几何结构的测量，难以捕捉更细致的变形数据。

DIC技术用于全场变形测量

DIC技术通过获取基准状态下的轮廓数据，支持追踪同名点在不同试验力学载荷下的位移数据，进而计算分析出应变数据。

在多维数据的支撑下，3D打印树脂结构体压缩变形分析变得简单和可靠。DIC技术可获得压缩加载过程中结构体表面的全场应变演化和分布，关键受力区域的应变集中现象，从而为研究人员提供更全面的应力应变分布图。

新拓三维DIC技术关键指标

• 非接触测量技术；

• XYZ 3D坐标/位移/应变全场测量；

• 大至500mm测量范围；

• 20ue最高应变测量精度；

• FEA比对；

• 可实时进行全场应变计算和结果显示，而非事后处理。

实验过程

制作散斑：在试件表面制备散斑图案，确保散斑图案的均匀性和对比度，以便DIC系统能够准确识别和跟踪。

DIC安装与标定：安装相机和照明光源，确保相机能够清晰地拍摄到试件表面的散斑图案。进行DIC系统标定，确保相机的内参和外参准确，以提高测量精度。

图像采集：试验机开始压缩加载过程，DIC系统同步采集试件在变形过程中的图像。确保图像采集的频率和分辨率满足实验要求。同时，DIC系统的软件实时监测试件的位移和应变分布。

数据与分析

测量数据：3D打印树脂材料复杂结构体试样在试验机压缩过程中，某个关键变形阶段的Y方向位移云图、Z方向位移云图如下： 

Y方向位移云图 Z方向位移云图

测量数据：3D打印树脂材料复杂结构体试样在试验机压缩过程中，某个关键变形阶段的最大主应变云图、最大主应变3D云图如下： 

最大主应变云图 最大主应变3D云图

测量数据：3D打印树脂材料复杂结构体试样在试验机压缩过程中，DIC技术与试验机通讯输出的应变-力曲线，以及结构表面线应变示意图如下： 

应变-力曲线 线应变示意图

数据分析结论

使用XTDIC三维全场应变测量系统，计算分析3D打印树脂材料结构体表面的位移场和应变场。通过相关算法匹配初始图像和变形图像中的散斑点，计算出每个点的位移向量。

DIC软件生成全场应变云图，直观地展示试件在压缩过程中的应变分布情况。通过应变云图，可以清晰地观察到压缩过程Y方向、Z方向位移动态变化，分析最大主应变区域。

实验结果以图表、曲线和云图的形式呈现，便于研究人员和工程师进行分析和讨论。