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数字图像相关法dic用于材料准静态拉伸实验,获取材料力学本构模型

2023-09-04

本次实验为某知名大学材料学院准静态拉伸实验,采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,基于数字图像相关法dic,共演示材料拉伸实验三件,钢材质板材拉伸一件,薄壁铜管拉伸两件。客户采用DIC设备进行材料拉伸力学测试,对最终生成本构模型比较感兴趣。

1、DIC三维应变测量设备准备

本次试验考虑到常规视场测试,XTDIC三维全场应变测量系统配置选取500万像素相机,配合TAWOV25mm镜头进行。

试验前展示XTDIC三维全场应变测量系统用于有关拉、压、弯的相关工程案例,让客户针对数字图像相关法dic技术测试效果有更深的认知。 

2、DIC三维应变测量实验过程

实验中被测式样夹持于试验机,试验机运行,被测试样受力产生拉伸变形直至断裂。如图为DIC测试材料拉伸被测式样。

DIC测试材料拉伸试件.jpg

3、XTDIC三维全场应变测量实验流程

数字图像相关法dic技术原理.jpg

DIC测试前试样制斑:清洁被测试样表面,首先在被测件表面上轻涂一层哑光白自喷漆,形成白色底色,然后利用漏板的方式在其表面喷涂哑光黑漆,形成散斑图案以便于DIC设备采集图像,DIC测试样件制作散斑如图例所示。

DIC测试样件制作散斑.jpg

4、XTDIC三维全场应变测量系统搭建

根据所选用的新拓三维DIC仪器设备相机分辨率,DIC测试镜头焦距以及测试幅面大小计算DIC测试标准测量距离为596mm,DIC测试相机间距264mm,DIC三维全场应变测量设备如图例所示。

XTDIC三维全场应变测量系统搭建.jpg

DIC仪器设备相机系统调试:在XTDIC三维全场应变测量系统软件中打开相机,观察实时图像,调节相机高低、角度,已标定尺作为参考,保证左右图像高低一致绿色十字线与标定板对中。

系统标定:XTDIC三维全场应变测量系统相机标定是指获得相机内外参数的过程,本系统的相机标定方法是将标识板上两对标识点的准确距离设为比例尺,用两个摄像机通过不同方位拍摄标识板获得图像数据,识别标识点的三维坐标,采用一定算法计算得到相机的内外参数。

DIC仪器设备相机标定是系统计算的前提,只有获得相机的内外参数,才能精确得到物体点的三维数据。

5、DIC三维全场应变测量设备采集图像

实验过程为持续加载直至试样断裂,XTDIC三维全场应变测量系统相机按照1s一张的速率进行拍摄至结束。

DIC仪器设备相机系统调试.jpg

6、DIC三维全场应变测量软件数据分析

如图所示为采用DIC三维全场应变测量系统软件计算钢板件的位移场云图,及关键点曲线图。

DIC三维全场应变测量软件数据分析-材料拉伸位移场.jpg 

如图所示为采用DIC三维全场应变测量系统软件计算钢板件的应变场云图,及关键点曲线图,由于式样表面有预制裂隙,可看出明显得三角形应力集中区。

DIC三维全场应变测量软件数据分析-材料拉伸应变场.jpg

DIC测试圆柱形薄壁铜管件加载变形实验,采用DIC三维全场应变测量系统软件计算应变云图如图所示。

DIC三维全场应变测量系统软件计算应变云图.jpg

7、准静态材料拉伸DIC测试实验总结

客户新采购试验机,共采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,做演示实验三件,钢材质板材拉伸一件,薄壁铜管拉伸两件。整体DIC测试数据效果良好,所绘制的曲线趋势与试验机反馈一致,客户关注于材料力学本构方程的获取。


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