从宏观到微观：不同尺寸复合材料力学DIC应变测量解决方案

复合材料，是新材料产业的重要方向。复合材料具有耐热、耐腐蚀、高强度、轻质等特点，可设计性强，应用领域广泛，复合材料用量已成为航空航天及其他高端装备先进性的标志之一。

新拓三维复合材料力学行为测量解决方案，采用数字图像相关（DIC）和扫描电子显微镜（SEM）技术，可用于包括大尺寸、微小尺寸复合材料的表面力学性能测试，对复合应变场和失效行为进行表征，并对其失效机理进行分析。

不同尺寸复合材料结构表面力学行为测试

1）大尺寸复合材料测试——飞机复合材料结构精密干涉连接测试实验

凭借在强度、韧性及寿命上的优势，碳纤维增强型复合材料逐渐作为主承力结构应用于飞机产品，但由于极易产生连接损伤，实现复合材料结构的精密干涉连接极为关键。

对大尺寸复合材料干涉连接孔周应力、干涉连接结构损伤萌生与扩展机理进行分析，有助于提升接头的连接强度与疲劳寿命。

飞机结构件干涉连接原理及其阶段划分

飞机结构件多钉干涉连接应力应变分布

如图所示：利用DIC非接触全场应变测量技术，分析干涉连接孔周应力应变分布，由单钉干涉连接孔周应力分析过渡到边界条件、载荷传递更为复杂的多钉干涉连接，为抑制损伤打下了坚实的基础。

2）常规尺寸复合材料测试——碳纤维材料分层劈裂力学性能测试

碳纤维复合材料是复杂的各项异性多相体系，其质量存在离散性，成型过程与服役条件极其复杂。因此，碳纤维材料结构的力学测试，无论是在制造上还是在实时应用上都显得尤为重要。

对两层碳纤维材料进行分开劈裂，分析碳纤维材料在劈裂载荷作用下发生分层拓展情况，分层区域材料所受劈裂应力集中区域，以及关键点位移应变变化情况。

碳纤维材料分层劈裂力学测试实验

三维区域合位移云图&最大主应变云图

点点距离相对变化曲线&关键点最大主应变曲线

如图所示：劈裂时样品表面受力端应变最大，呈现应变增大的趋势，通过色谱图直观分析出整体应变，应变集中区域以及具体数值。

3）微小尺寸复合材料测试——微小尺寸材料拉伸力学性能测试

测量微小尺寸的复合材料表面特性，对于检测电子产品极为重要。如下被测试材料试样标距段宽度仅2.5mm，新拓三维XTDIC-MICRO显微应变测量系统，搭配高放大倍数显微镜，可在mm级视野尺寸测量材料的位移和应变特性。

XTDIC-MICRO系统采用高精密度的标准正交栅格，以及自主研发的算法，可解决显微放大的畸变误差问题。XTDIC-MICRO系统可配合原位拉伸机，对微小尺寸材料进行测量和应变分析。