dic三維全場應(yīng)變測量技術(shù)用于鈣質(zhì)砂剪切位移測量

妮子201812

實驗背景：通過對鈣質(zhì)砂的結(jié)構(gòu)研究，為特殊地區(qū)的工程建設(shè)提供理論指導(dǎo)。

實驗對象：鈣質(zhì)砂。鈣質(zhì)砂通常指富含碳酸鈣或其他難溶碳酸鹽類物質(zhì)的特殊介質(zhì)，是海洋沉積物的一種。

實驗?zāi)康? 采用新拓三維dic三維全場應(yīng)變測量技術(shù)，基于數(shù)字圖像相關(guān)方法（DIC），分析鈣質(zhì)砂在不同環(huán)境下的剪切位移情況。




DIC設(shè)備：DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，搭配500像素工業(yè)相機，藍光光源，三腳架，云臺，相機專用橫梁，DIC系統(tǒng)控制箱，400*300標定板，高性能計算機。


DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)用于鈣質(zhì)砂表面形貌、位移以及應(yīng)變的測量和分析，可得到三維應(yīng)變場以及位移場數(shù)據(jù)，測量結(jié)果直觀顯示。

DIC三維全場應(yīng)變測量該系統(tǒng)采用高精度攝像機，實時采集鈣質(zhì)砂剪切加載變形階段的散斑圖像，利用數(shù)字圖像相關(guān)算法實現(xiàn)鈣質(zhì)砂表面變形點的匹配，并通過比較每一變形狀態(tài)測量區(qū)域內(nèi)各點的坐標的變化獲取位移場，進一步計算得到質(zhì)砂剪切加載應(yīng)變場。

新拓三維DIC散斑系統(tǒng)集成了動態(tài)變形系統(tǒng)與軌跡姿態(tài)分析系統(tǒng)，在散斑計算的同時對于物體表面特殊點的位移變化和軌跡姿態(tài)進一步分析計算。

DIC實驗前準備

DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)的架設(shè)、連線

鈣質(zhì)砂剪切實驗機、砂石準備


DIC測量實驗步驟

根據(jù)測量幅面，調(diào)節(jié)DIC設(shè)備相機的間距和測量距離；

調(diào)節(jié)DIC設(shè)備相機鏡頭的焦距和光圈，保證圖像的清晰度和亮度；

根據(jù)“八步標定法”，完成DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)標定；

鈣質(zhì)砂剪切DIC測量實驗現(xiàn)場如圖所示，由于觀察窗口太低及玻璃底面反光，所以將光源取下來放到DIC設(shè)備下，調(diào)節(jié)光源角度，避開反光。


DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)內(nèi)外參標定完成后，先給剪切試驗機中放入少量砂石，計算一組靜態(tài)實驗，分析砂石原色在玻璃平面下的圖案能否用DIC系統(tǒng)計算出來。確定砂石不需要著色處理就可以計算分析，開始正式DIC實驗。

實驗過程：在不同剪切應(yīng)力、不同砂石顆粒度、不同法相加載方式環(huán)境下實驗。

DIC實驗結(jié)果

多次循環(huán)剪切砂石剪切帶，DIC設(shè)備相機采集，然后使用DIC軟件進行位移圖分析。

鈣質(zhì)砂表面受剪變形過程中，全場位移分布情況如下圖所示。DIC技術(shù)通過圖像匹配算法，可以精確地計算出物體表面的位移向量。位移場的分析可以幫助研究者了解鈣質(zhì)砂受剪變形行為，包括位移的大小、方向以及分布特征。

另外，應(yīng)變場可描述鈣質(zhì)砂剪切局部變形，它是位移梯度的度量。DIC軟件基于位移場數(shù)據(jù)，進一步計算出應(yīng)變場，包括正應(yīng)變、剪應(yīng)變等。應(yīng)變場分析對于理解材料的變形機制、預(yù)測裂紋擴展路徑、評估材料的疲勞壽命等具有重要意義。


DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)可用于分析材料在不同加載條件下的變形和破壞過程，鈣質(zhì)砂剪切應(yīng)變測量分析，為工程設(shè)計和科學(xué)研究提供重要數(shù)據(jù)。在實驗場景中，新拓三維DIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)測試精度與應(yīng)變片數(shù)采精度相差可達到20微應(yīng)變以內(nèi)，顯示了DIC技術(shù)較高的測量精度。