一种以应变片为计量基准的DIC位移应变精度验证

       数字图像相关法（DIC）基本原理是摄像机采集物体在同一时刻的散斑图像，经过匹配、重建得到物体表面点的三维坐标，比较这些点在变形前、后的三维坐标变化，得到物体表面点的位移和变形。

       与传统传感器（如应变仪）的点测量不同，DIC三维全场应变测量技术能够对三维变形形状进行全场分析，可以在一个区域内提供来自更多数据点的测量数据，而不会干扰物体本身的自重和载荷情况。

       对于测量设备来说，测量精度是至关重要的。DIC三维全场应变测量技术的精度主要由硬件参数、理论算法、以及测试距离以及视场宽度决定。那么，DIC三维全场应变测量设备精度如何评判？与应变片相比，它的精度如何？下面通过变形测试案例，展示DIC测试精度情况。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，通过DIC软件计算输出材料表面的位移场、应变场等数据，可分析材料在加载过程中裂纹萌生、演化、扩展和弹塑性阶段的动态变化，测试数据精度、重复性精度更具有保证。

       零部件加载变形DIC测试

       分析某结构部件在实际工况下抗压强度，确认在受压加载关键区域的变形情况，对结构部件进行加压变形实验。

       在结构部件表面粘贴应变片，同时采用XTDIC三维全场应变测量系统进行图像采集，将应变片测试数据与DIC测量结果进行比较，验证DIC仪器设备的测量精度。

       应变片精度对比

       输出DIC测量应变场，绘制出关键点应变；用DIC测量数据与应变片数据进行对比，XTDIC三维全场应变测量系统测试数据，与应变片值吻合很好，两者应变差别在20με以内。

       DIC测量数据-应变场解算

         DIC测量数据-应变场解算

       如图所示，在DIC软件中将该点数据导出，可在EXCEL表格绘制出该点应变 ：

       从上图可以看出，结构部件加压一共分为两个阶段，在三个不同位置DIC测量输出的平均应变数据分别为：

       在三个不同加压状态下，DIC测量出来的应变数据分别为：0.000285%（0.285微应变）、0.00931%（93.1微应变）、0.0205896（205.896微应变）。

       在三个不同加压状态下，对应应变片测出来的数据为：0.206微应变，73.552微应变，217.215微应变（如下面应变片数采图所示）。根据对比，两者应变相差分别为0.085微应变，19.5微应变，11.3微应变，则应变精度相差均在20微应变之内。

静止状态应变片数采图

第一次加压应变片数采图

第二次加压应变片数采图

       综上所述，经过三组加压实验测试，新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统测试精度与应变片数采精度验证对比，应变数据大小差距在20个微应变之内。

       采用三维数字图像相关技术，结合高速摄像机，可视化研究金属、复合、弹塑性等各型材料在动、静、热载下的应力应变行为、弹性模量、拉伸量、泊松比、裂纹延展特性等。