供應非接觸式光學三維全場應變測量DIC系統材料力學性能測試

西交西博DIC非接觸式三維應變測量系統是本公司自主研發生產的光學測量系統。系統基于數字圖像相關技術及雙目立體視覺技術，通過追蹤物體表面的散斑圖像，計算物體表面點的三維坐標變化，分析物體在變形過程中的位移、變形、應變等變化。

典型應用：

諧振、沖擊和噪聲激勵

先進材料（CFRP、木材、內含PE的纖維、金屬泡沫、橡膠等）

應變計算、強度評估、組件尺寸測量、非線性變化的檢測

動態應變測量，如疲勞試驗

零部件試驗（測量位移、應變）

生物力學（骨骼、肌肉、血管等）

高速變形測量

材料試驗（楊氏模量、泊松比、彈塑性的參數性能）

斷裂力學性能

三維全場振動分析

微觀形貌、應變分析（微米級、納米級）

功能特色：

系統應用范圍廣：可用于機械、材料、力學、建筑、土木等多個學科的科學研究與工程測量中，適用于大部分材料，實時獲得被測物全場三維坐標、位移、應變數據。

系統兼容性強：同時兼容單相機二維測量和多相機三維測量；兼容32位、64位系統。

輔助功能強大：具備圓形標志點動態變形測量功能；具備剛體物體運動軌跡姿態測量功能。

擴展接口豐富：具備試驗機接口，實時采集試驗機的力、位移等信號；具備杯突實驗機接口，可以測量材料的FLC曲線；具備體式顯微鏡接口，可以實現微小型物體的三維全場變形應變檢測；支持多相機組同步測量，可以同步測量多個區域的變形應變；系統具備多路A/D輸入、多路D/A輸出、多路開關量輸入和輸出，并可靈活進行擴展。

系統技術先進：國內自主研發的西交西博DIC非接觸式三維應變測量系統；自主知識產權的核心算法。

應用范圍：

在材料力學性能測量方面：DIC已成功應用于各種復雜材料的力學性能測試中。如火箭發動劑固體燃料、橡膠、光纖、壓電薄膜、復合材料以及木材、巖石、土方等天然材料的力學性能的檢測中。值得注意的是，DIC被廣泛應用于破壞力學研究中，包括裂紋應變場測量、裂紋張開位移測量以及高溫下裂紋應變場測量等。

在細觀力學測量方面：借助于掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描隧道電子顯微鏡(STEM)以及原子力顯微鏡(AFM)，DIC被越來越多地應用于細觀力學測量。最近，數字散斑相關方法還被應用于物體表面粗糙度的測量中。

在損傷與破壞檢測方面：DIC被應用于多種復雜材料，如巖石、材料的破壞檢測中。DIC還被應用于一些特殊器件，如陶瓷電容器、電子器件，電子封裝的無損檢測研究中。

案例：

復合材料大變形拉伸實驗

變形前試件的有效區域的尺寸為70×18×4mm。對比試件變形前后的尺寸變化可以發現，試件的中區域發生了不小于400%的大變形。

泡沫材料大變形壓縮實驗

變形前后泡沫的厚度由30mm減至12mm，平均壓縮量約為60%。

裂縫生長實驗

DIC非常適合于材料斷裂力學研究。系統提供的全場應變分布，裂紋增長路徑可以分析計算材料的斷裂特性參數。

木材變形測量實驗

通過壓縮實驗獲取木材的楊氏模量和泊松比；通過彎曲實驗獲得木材在彎曲變形時的變形場信息。實驗結果： 楊氏模量：14.77GPa 泊松比：0.7817

疲勞實驗

疲勞實驗頻率：0.2HZ 應變：1%個應變

相機采集速速：2HZ 試件材料：鈦，直徑10mm

測量材料FLC曲線

成形極限曲線( Forming Limit Curve, FLC) 用于測量的材料在受到拉伸、脹形或拉伸脹形結合時能夠達到的變形程度。DIC系統與杯突實驗機相結合，可以測量板料的成形極限曲線。

砂土變形測量

砂土的變形特性是土木工程學科的研究重點，由于傳統的測量方法和測試手段的限制，無法方便測量。本實驗采用數字圖像相關系統應用于傳統的砂土試驗中，實現砂土表面位移、應變等變形信息的同步測量，克服了傳統測量方法的不足。砂土由透明的器皿盛放，可通過上部的壓頭對其進行壓縮。

巖石破裂變形實驗

傳統巖石三軸儀測得的應變是試樣整體應變的平均值，無法獲得變形過程中局部變形演化信息，具有明顯的局限性。系統具有非接觸、精度高的特點，可以揭示巖石在受力狀態下局部小尺度的變形過程。

一體化改造結構抗震對比實驗

驗證一體化改造設計理念的可行性進行整體模型的振動臺對比試驗。試驗選取上世紀80年代左右建成的典型砌體結構老公房住宅樓中的一個單元，按照幾何縮放比例1比4建造3個整體模型。其中模型A為原模型，用于對比分析；模型B和C將增設電梯與抗震加固、加層一體化設計。通過對比原模型與一體化改造后的模型在遭受不同水準地震工況下的結構位移、加速度相應、破壞情況以及動力特性，從而深入、直觀的了解采用一體化改造設計后結構的抗震

有限元分析（FEA）驗證

在固體力學、實驗力學領域，有限元模擬可以在一定程度上代替實驗手段, 但由于單元劃分、形函數的選取、迭代參數的選定和材料模型的建立, 正確的初值和邊界條件以及適當準則判據的選擇都會對模擬的精度和結果產生重要的影響。因此，很有必要對有限元分析（FEA）結果進行驗證。本實驗采用數字圖像相關系統，不僅實現了有限元分析的驗證，而且所得的測量結果還可以進一步指導。

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