材料应变测量的新方法

*本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 10:00 编辑*

本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 10:00 编辑

传统应变测量方法的弊端
一直以来，一般的一般力和位移都是用阻抗式传感器测量的，例如载荷传感器、引伸仪和线性位移传感器LVDT。但是这各阻抗式传感器有着不可以避免的弊端
1、由于传感器本身的加载，使测量数据不准确
2、测量动态对象的应变时，无法准确确定出最大应变发生区域，由于测量对象是动态的，容易告造成传感器的脱落。
3、用传感器测量很难确定最大应变和最小应变的峰值
4、找不到合适的传感器测量微小物体的应变
5、使用传感器无法测量不可预测方位的应变
6、在测量有生命的对象的应变量，用传统的阻抗式传感器，很难迅速准确的采撷到多点数据。
7、测量过程中若要进行调整，非常繁琐甚至不可能
……
数字图像相关性应变测量方案的优势
1、非接触测量
不需要应变计、白漆、光栅及繁复线路
样品没有机械力交互作用
不需要为获得完整结果而作精准设置
样品可在几分钟内准备完成且不会受到夹片，应变规及化学涂布的影响
2、全场测量
量测整场区域变形
并非局限在单点量测
轻易寻找到临界破坏点，即使是复杂结构或是复杂荷重情形
资料可从先前实验中未识別热点中撷取
3、操作简单便利
安全、简单白光照明
量测精确可不需要光学隔离桌
系统可以对进行中实验再校正
数据自动处理可省下时间
三维绘图可剪贴黏合在MS-Office应用软件上
系统启动时间在一小时之内
4、测量到的数据准确度高，不需要长时间去等待分析。
5、针对振动物体、高速物体及微小物体的应变特殊配备分析模块，以完成测量任务。

deanwell · 2009-1-23 15:12:05

岩石的断裂和破坏往往是一个渐进的过程，伴随着微裂纹的起裂、增长和串接，进而引起断裂失效。由于含有大量的微裂纹与微孔洞，不同的岩石材料表现出不同的断裂力学行为。显微观测应力诱发的微裂纹对研究岩石试样的裂纹的增长机制是十分有效的。人们可以用分形几何描述裂纹的分布特征[1~4]，或检验微裂纹串接形成断裂的转变过程[5]等。为了了解含有不同尺寸或方向裂纹的岩石的形变机理，定量地分析在外载作用下岩石微裂纹周围的位移场及其变化过程是十分必要的。
美国CSI公司提供的VIC-3D(非接触式应变测量系统),采用数字图像相关性技术原理,可以在全场范围内,非接触的测量任意的位移和形变，从500微应变至500%以上的应变，样品的尺度在1mm至 10m。样品准备简单，只需喷漆；系统启动在1个小时内可以完成；试验过程中，只需白光照明，不要求激光或其它特殊照明条件，同时可以随时对实验对象进行校正，做实时的模拟输出及数据处理；集成软件操作容易，三维绘图可以方便的插入MS-OFFICE等文档处理软件；整个测量过程是非接触的，不存在机械力交互作用，测量结果准确可靠。

deanwell · 2009-1-23 15:16:22

北京乔泽科技有限公司是美国CSI公司中国地区代理,不仅有VIC-3D非接触应变测量系统,全权代理CSI公司所有产品:

我公司(北京乔泽科技有限公司,010-65610249)提供非接触式全场应变测量系统，数字图像相关性产品，影像测量系统，形变、振动的检测与分析，大形变、大位移全场测量系统，光测力学实验设备，光学摄影测量系统
随着光电技术、视频技术、计算机视觉技术的发展，数字图像相关性应运而生。CSI公司自主研制的非接触式全场应变测量系统——Vic-3D系统和Vic-2D系统，采用先进的3D/2D数字图像相关性运算方法，测量任意的位移和形变，从500微应变至500%以上的应变，样品的尺度在1mm至 10m。样品准备简单，只需喷漆；系统启动在1个小时内可以完成；试验过程中，只需白光照明，不要求激光或其它特殊照明条件，同时可以随时对实验对象进行校正，做实时的模拟输出及数据处理；集成软件操作容易，三维绘图可以方便的插入MS-OFFICE等文档处理软件；整个测量过程是非接触的，不存在机械力交互作用，测量结果准确可靠。此系统目前主要被工业、企业、高校、军事单位和***单位应用在材料测试、碰撞实验、无损检测、振动分析、高速测量项目、有限元算法验证、生物测试等领域。

我公司(北京乔泽科技有限公司,010-65610249)提供激光剪切测量系统，散斑干涉测量系统，2D/3D全场范围内形变、振动及缺陷的测量与分析，远程控制采撷和剪切
美国CSI公司提供的激激光剪切测量系统——Shearwin@NT，是一个专业化软件工具,主要通过自动/人工控制操作,对散斑干涉测量进行记录。任意操作程序的Re-call和Re-do选项为控制解决工业问题时的个体化研究配置和自动化方案提供相应的设备。此系统与传感器结合后，具有远程控制采撷和剪切的优势。主要应用于对3D/2D空间内的应变和变形的测量，振动的分析，以及无损检测。

我公司(北京乔泽科技有限公司,010-65610249)提供摄影频闪测量系统，低速运动的可视化记录，自动化记录、监测与分析工具
美国CSI公司提供的摄影频闪测量系统可用于低速运动的可视化记录。此系统为多种方案所采用，如电动振动机和发动机测试台，它的测量对象可以是大型的亦可是微型的。摄影频闪测量系统非常易于使用，只需较少的投资，就可以改成一个高速照像机。该系统弥补了传统闪频测量仪的不足之外，如可以作为自动化记录、监测和分析工具。摄影频闪测量仪是用于观测和记录频率在50HZ以上的周期性运动的成套系统。根据运动的频率和速率，该系统可以选择CCD照相机或其它照明系统。

deanwell · 2009-2-3 13:11:17

大家新年好!

deanwell · 2009-2-11 16:59:52

◆ 混凝土疲劳性能测试

混凝土是一种多相的复合材料,其在疲劳荷载作用下断裂机理、宏观裂缝的扩展过程非常复杂。混凝土的疲劳是指在交变荷载作用下混凝土内部不断变化的过程。由于混凝土内部存在局部缺陷或不均质, 荷载作用下在该处发生应力集中而出现微裂隙, 应力的反复作用使微裂隙逐步扩展, 从而不断减少有效的承受应力的面积, 终于在反复作用一定次数后导致破坏。
影响混凝土疲劳性能的因素很多，除了组成材料的特性、混凝土的配合比、龄期及环境条件外，更重要的是应力状态（最大应力、最小应力和应力幅度）、荷载循环特征、加载频率和试验条件等。
实验步骤：
★1人工制斑
★2贴应变片
★3调焦、标定（标定系数0.21mm/pixel）
★4加载、采集图像
实验结果与分析：

本次试验测量的结果和理论分析、电测的结果基本吻合，说明数字图像相关方法计算混凝土疲劳过程中位移、应变的可行性。可以有效的测量混凝土试件在疲劳荷载下各个阶段的位移、应变分布，为混凝土疲劳性能的研究提供了大量的实验数据。

由于纸浆模塑材料单向拉伸时横向变形非常小,对温度、湿度等环境因素影响敏感,变形测量比较困难,不宜采用接触式变形测量方法,数字相关测量技术应用于横向变形的测量,较好地解决了纸浆模塑材料的横向变形系数测量和全场变形测量问题。实验过程中,通过数字相关测量系统记录了加载前后的散斑图,并存储于计算机硬盘上。这些散斑图就是数字相关测量方法进行变形分析的原始数据,利用数字相关分析软件就可以进行变形量的提取。这一测量方法可直接计算出测试区的全场应变,包括纵向应变和横向应变;由此可以非常方便地得到材料的弹性模量和泊松比。数字相关测量技术在今后纸基包装材料变形检测中有着广泛的应用前景。

◆ 汽车碰撞试验的分析

汽车侧面碰撞过程是一个猛烈的冲击过程,使用电测量方法很难了解汽车碰撞过程中构件的动态变形过程及乘员的运动形态。应用图像测量方法,可以较全面地记录整个碰撞过程。
随着多媒体计算机和数字图像处理技术的发展,基于多媒体计算机的序列图像运动分析系统已趋成熟。多媒体计算机序列图像运动分析系统大大提高了序列图像获取、处理中的自动化程度。图像分析软件提供了功能强大的数字图像处理、分析工具,可以改善由摄像机产生的原生图像的质量,使之更加易于分析。作为试验结果载体的数字影像也易于保存。例如,在上海大众汽车有限公司进行的轿车侧门强度试验中,对试验数据就采取了数字图像处理的方法。试验前,在轿车侧门上布置了十个特征点,用每秒记录25 帧的普通摄像机记录下整个试验过程中侧门的变形,对拍摄的图像直接进行视频数字化处理,得到AVI 影像。然后通过软件进一步处理,可得到个特征点的监视频坐标值,通过尺寸换算,可转换为实际空间中的物理位移,再进一步对特征点离散的位移数据进行曲线拟合,得到位移曲线。根据该曲线就可以进行侧门强度和乘员保护性能的评价。

xjtuom · 2010-1-22 15:06:13

XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统

三维、快速、高精度、非接触式全场变形和应变测量分析

概述：

    2007年以来，国际上基于数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)测量全场应变技术，得到了爆炸性发展和应用[参看STRAIN期刊2008年社论]，广泛应用于各个学科的研究，如材料力学、生物力学、断裂力学、微观纳米应变测量、宏观大尺寸变形测量、各种新材料性能测试等。
    欢迎各大学和研究所，基于“XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统”进行跨学科合作研究，合作进行三维全场应变实验。
    XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统是一种光学非接触式三维形变测应变量系统，用于分析、计算、记录变形数据。采用图形化显示测量结果，便于更好地理解和分析被测材料的性能。系统识别测量物体表面结构的数字图像，为图像像素计算坐标，测量工程的第一个图像表示为未变形状态。在被测物体变形过程中或者变形之后，采集连续的图像。系统比较数字图像并计算物体纹理特征的位移和变形。该系统特别适合测量静态和动态载荷下的三维变形，用于分析实际组件的变形和应变。
   如果被测物体具有很少的纹理特征，需要将表面处理成随机散斑纹理，如下图所示，例如在物体表面喷黑色或白色的自喷漆。

随机图案（Stochastic pattern）带有2像素重叠区域的15*15像素面片

    XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统，采用数字图像相关方法DIC（Digital Image Correlation），结合双目立体视觉技术。采用两个高速摄像机，实时采集物体各个变形阶段的散斑图像，利用图像相关算法进行物体表面变形点的立体匹配，并重建出匹配点的三维空间坐标。对位移场数据进行平滑处理和变形信息的可视化分析，从而实现快速、高精度、实时、非接触式的三维应变测量。
数字图像相关（DIC）是一光测力学变形测量方法，DIC又称为DSCM（Digital Speckle Correlation Method）或数字图像散斑相关DISC（Digital Image Speckle Correlation ）。
   数字图像相关DIC的基本原理是通过图像匹配的方法分析试件表面变形前后的散斑图像，来跟踪试件表面上几何点的运动得到位移场，在此基础上计算得到应变场。在DIC算法中，图像匹配时常用图像子区的相关性来表征同图像上两个子区的相似程度，因此该图像子区常称为“相关窗”，而DIC名字中也因此保留了“相关”这个名词。

国际发展：STRAIN期刊编辑社论(点击查看)
应用案例：拉伸试验三维全场应变测量分析(点击查看)

试验分析：XJTUDIC数字散斑系统与电子引申计比对试验

技术分析：数字图像相关技术DIC的发展和应用（点击查看）

系统功能：系统详细功能（1）、系统详细功能（2）

XJTUDIC系统硬件

各种应变计算和分析功能

图拉伸试验三维散斑应变测量状态一

图拉伸试验三维散斑应变测量状态二

图拉伸试验三维散斑应变测量状态三

测量界面-XJTUDIC 三维数字散斑动态变形测量分析系统

电子万能试验机应变测量分析试验环境

功能特点：