隨著現(xiàn)代工程技術的發(fā)展，越來越多的工程構件被廣泛應用于各種領域。在構件的服役過程中，外載應力和溫度場變化等因素會對其產(chǎn)生影響。當這些影響超出構件可承受范圍時，構件會發(fā)生緩慢變形，出現(xiàn)裂紋甚至發(fā)生斷裂。這將導致嚴重的后果，甚至危及人們的生命安全。

在材料科學及工程應用領域，實現(xiàn)不同材料的服役過程中的應變測量，對于研究其力學行為演變規(guī)律、提高尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)化服役性能及使用壽命等都有著至關重要的影響。為進一步精確測量追蹤檢測，數(shù)字圖像相關法應運而生。

一、用戶需求

在工程構件的力學測試中，數(shù)字圖像相關法能夠實現(xiàn)對結構物體表面應變和形變場的快速、全場、非接觸式測量，可以為結構分析提供準確的邊界條件和應變數(shù)據(jù)。在結構件的設計過程中，數(shù)字圖像相關法也可以用于驗證設計方案的可行性，指導結構優(yōu)化設計。通過對相關工程構件進行應力大小測量和應力性質判定，可以很好地預防應力變形開裂的發(fā)生，為飛機、鐵路、橋墩等工程構件的安全可靠運行提供數(shù)據(jù)支持。

二、工程構件的檢測難點

1、材料的異質性：工程構件材料往往存在不同部位和方向上的異質性，這使得對材料進行全面、準確的檢測變得困難。

2、材料老化、損傷的影響：隨著時間的推移，工程構件材料可能會出現(xiàn)老化、損傷等問題，這些問題會影響材料的性能和力學特性，從而對檢測結果產(chǎn)生影響。

三、數(shù)字圖像相關法（三維DIC）測量方案

1、DIC三維光學應變測量分析系統(tǒng)，基于計算機軟件處理采集到的圖像，從而得到物體表面或者內部位移場與應變場的變化情況，是一種非接觸的、無損的應變測量方法，在復雜載荷、大變形、斷裂、材料各異向性的應變測試方面具有很大的優(yōu)勢。如圖1

2、DIC 系統(tǒng)優(yōu)勢

a、非接觸測量

b、直接測量全場應變、位移、變形、形貌直接測量全場振幅、ODS等振動信息

c、可用于實時監(jiān)測

d、試驗過程可追溯、可評估

e、相關圖像數(shù)據(jù)可反復分析處理，以實現(xiàn)不同研究目的，而無須重!試驗，節(jié)約經(jīng)濟和時間成本。

四、測試流程

為研究工程構件服役過程中的應變演化行為，使用三維DIC方法對純鈦板材進行模擬測量，以高分辨率和高精度對試樣在不同拉伸狀態(tài)下的應變分布進行實時在線檢測，并取得顯著成效。

1、純鈦板材拉伸試驗

1）本次試驗選取了工程構件中純鈦板材試件作為試驗對象，借助電液伺服疲勞試驗機對試件進行靜力拉伸試驗，從而獲取試件的各項力學性能指標。

2、操作步驟

下面是工程構件中純鈦板材在電液伺服疲勞試驗機進行拉伸測試時，使用三維DIC方法的測試流程：

1、準備測試樣品：準備純鈦板材試樣，并根據(jù)試驗機的規(guī)格確定試樣的尺寸和形狀。在試樣表面選擇適當?shù)奶卣鼽c，并進行標記。

2、進行拉伸試驗：將試樣夾在電液伺服疲勞試驗機的夾具中，通過控制試驗機的負載系統(tǒng)對試樣進行拉伸。在拉伸的過程中，利用高速攝像機記錄試樣表面特征點的變形情況，拍攝到試樣變形前后的多張照片。

3、圖像處理：將攝像機拍攝的照片導入數(shù)字圖像相關軟件中，對試樣表面的特征點進行識別和跟蹤，獲取試樣變形前后特征點的坐標和位移信息，并計算出試樣的應變和應力分布。

4、數(shù)據(jù)分析：根據(jù)三維DIC方法計算得到的應變和應力數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，得到試樣的應力-應變曲線、疲勞壽命等材料力學性能參數(shù)。

以上就是小編介紹的數(shù)字圖像相關法（三維DIC）在工程構件力學測試中的應用，希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多關于DIC方法的精度級別、應用場景、應變測量的傳統(tǒng)方法與DIC(數(shù)字圖像相關)方法的比較和DIC在半導體行業(yè)的應用等問題，歡迎您關注我們，也可以給我們私信和留言！科準測控技術團隊為您免費解答！
審核編輯 黃宇