数字图像相关法
(DIC-Digital Image Correlation)是数字图像处理技术和现代光测力学相结合的产物,它通过比较两幅或多幅图像之间的像素位移来分析物体的变形情况,是一种基于试件表面散斑变化计算出其位移场和应变场的方法。具有
非接触、全场、高精度、测量范围广以及自动化程度高
等诸多优点,在科学研究领域和工程技术领域都有着广泛的应用。
在复合材料力学性能测试中,DIC技术主要应用于对复合材料在各种环境条件下的力学性能表现进行评估,如拉伸、压缩、弯曲、剪切等,以了解其强度、刚度、塑性、弹性、延展性等力学性能参数。通过DIC技术,可以
连续、全面地
测量复合材料在受力过程中的变形和应变情况,从而准确获取其力学性能数据。
与传统的接触式应变测量相比,DIC技术在应用于
柔性材料力学性能测量、高温高压环境、大变形测量、复杂变形过程以及微小试件应变测量
等特殊领域时,具有显著优势。
非接触的测量方式摆脱了传统接触式测量对试样变形过程的影响,可以
实现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,为复合材料的性能评估和优化设计提供有力的支持。
在拉伸力学测试中,DIC技术可以记录复合材料在拉伸过程中的伸长量,并求出其强度判据和塑性力学特性,从而确定复合材料的
拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、泊松比
等性能指标。还可以完成压缩、弯曲、剪切等变形过程的强度和表面应变全场测量。
复合材料的剪切测试传统方式是在复合材料表面安装电阻应变片进行测量,贴片过程繁琐,同时易错过应力最大区域。采用DIC技术则可以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。
同时,DIC技术还可以应用于极端特殊环境条件下的复合材料力学性能测试,如高温、高速下的力学性能测试,以及微试样、异形试样的变形测量。
05. 复合材料2300℃超高温双轴拉伸测试
06. 碳纤维筋材300℃压缩测试
对于高温应用场景,传统接触式方法无法实现1300℃以上高温条件下的力学性能测量,传统DIC方法,受设备、环境和操作等因素影响也容易引起测量误差或者无法完成测量。针对这些问题,海塞姆科技研发了“耐高温光路设计和表面处理方式”,针对不同温度、不同加热方式、不同基材的测试需求,可以匹配不同的耐高温光路系统和不同的表面处理材料,形成了一套独有的高温测试测量解决方案,实现了最高2300℃的高温试验。
07. 小试样霍普金森冲击测试
08.异形复杂结构的加载变形测量
复合材料结构部件的力学性能测试是确保材料性能和应用安全性的重要环节。DIC技术可以用于分析复合材料结构部件的失效模式和损伤机制,通过测量和分析复合材料在受力过程中的变形和应变数据,可以识别出裂纹萌生、扩展等失效模式,为复合材料结构部件的设计和优化提供重要依据。
同时,DIC技术还可以与其他测试技术相结合,形成多尺度、多物理场的复合测试系统。
例如,可以将DIC技术与有限元分析、红外热像仪等技术相结合,对复合材料结构部件在复杂环境条件下的性能进行全面评估。
具备非接触实时应变片模式,采用盖章方式在关键点标记散斑,DIC软件可实时高速计算该处应变值。
采用多相机拍摄,可实现大型部件的大范围、多角度的测量。
仅采用一台高速相机,即可完成疲劳、冲击、振动、旋转、爆炸等高速动态三维位移场和应变场的测量。
随着DIC技术的蓬勃发展,其测量精度、测量速度得到了极大提升,测量领域不断扩展,相关算法理论也得到了逐渐完善,已成为当前实验力学领域最活跃、最有生命力和应用最广泛的力学性能测量方法,被越来越多地应用于复合材料及其结构件的力学性能研究,并已经获得诸多成功案例