DIC全场应变测试系统在材料各向异性力学分析中的应用

　　DIC(Digital Image Correlation，数字图像相关)技术在复合材料应变测量中具有显著优势，尤其适用于捕捉其各向异性、分层失效、界面脱粘等复杂变形行为。以下是DIC技术在复合材料测试中的具体应用方案、技术挑战及解决方案：

　　复合材料测试挑战

　　各向异性响应：纤维方向与基体应变差异大，需区分不同方向的应变分量(如纵向、横向、剪切应变)。

　　局部损伤检测：分层、纤维断裂、基体开裂等局部失效需高空间分辨率测量。

　　表面复杂性：复合材料表面可能粗糙或反光(如碳纤维)，影响散斑质量。

　　动态加载需求：冲击、疲劳测试需高帧率捕捉瞬态响应。

　　DIC技术的应用优势

　　全场应变可视化：直接观测应变分布，定位纤维-基体界面失效、边缘效应等传统方法难以捕捉的区域。

　　多尺度测量：支持从宏观结构(米级)到微观区域(毫米级)的应变分析。

　　非接触适应性强：避免接触式传感器对薄壁/柔性复合材料的干扰。

　　三维变形重建：通过三维DIC量化面外位移(如分层屈曲变形)。

　　新拓三维DIC全场应变测试系统可用于拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能表现评估，以分析其强度、刚度、塑性、弹性、延展性等力学性能参数。通过DIC技术，DIC技术所有测量数据可追溯和关联，修改信息可以同步联动更新。

　　DIC全场应变测试系统支持多相机组同步测量，可同步测量多个区域的变形应变，适用于复合材料不同需求下的变形应变测量。支持基于全局点的多测头标定，统一多个测量头的坐标系。

　　一、拉压弯力学测试

　　1、拉伸DIC测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统可获取复合材料的全场应变分布，分析不同区域的应变变化情况，输出应力-应变曲线;计算杨氏模量和泊松比，描述复合材料的刚度、弹性以及变形行为。

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　　2、多测头压缩测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统支持多相机组同步进行全场测量，检测复合材料损伤的起始位置，测试其抗压载荷性能，多测头更可实现360°全景测试。

　　3、弯曲/剪切测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统应用于3点/4点弯曲测试，用于确定剪切模量和凹槽裂纹扩展等观测参数。尤其在小区域大应变量测试时，DIC技术具有明显的优势。

　　4、劈裂测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统分析材料劈裂承载的条件下的应变分布，全程记录裂缝位置、形态以及分布。此类实验如果不借助DIC技术的帮助是难以实现的。

　　新拓三维DIC全场应变测试系统通过清晰详细地记录复合材料的变形过程，并计算全场表面应变，在各种涉及应变测量的领域中展现出巨大的优势。

　　5、大变形测试

　　柔性复合材料在拉伸加载条件下，变形量可达到800%-1000%左右的大变形，新拓三维DIC全场应变测试系统可对复合材料表面全场应变的高精度测量，准确判断最大变形点，直观分析失效过程。

　　6、大尺寸测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统应变测量范围从0.005%到20000%，配合不同的图像采集硬件，可实现大尺寸测量对象的全场应变与变形测量。

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　　7、疲劳测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统锁相环功能模块，可自定义相位间隔捕捉试样图片，并实时显示采集帧率，有效减少采集数据量，支持长时间加载疲劳监测，实现全场疲劳加载测量。

　　新拓三维DIC全场应变测试系统可配合双目式显微镜、高速摄像机、红外相机等设备，在应用于微小试件应变测量、高速位移/运动和变形分析、高温高压环境、温度场/应变场耦合测量、复杂变形过程以及疲劳断裂测量等特殊领域时，具有显著的应用优势。

　　二、极端环境下DIC应用

　　1、超高温DIC测试

　　航天复合材料2600°C超高温测试

　　高温炉环境2600温度下，某航天复合材料试件拉伸试验，测量试件表面的位移场和应变场。

　　激光加热薄板至熔穿测试

　　2、超高速DIC测试

　　新拓三维DIC全场应变测试系统搭配高速摄像机，可完成高速冲击、爆炸、疲劳、振动、旋转、轨迹追踪等高速动态三维位移场和应变场的测量。

　　霍普金森高速冲击测试

　　3、微小试样DIC测试

　　微小尺寸试样(1.5mm)测试

　　复合材料小试样，在原位试验台进行拉伸测试，通过新拓三维DIC显微测量系统的体式显微镜进行测量过程的变形图像采集，DIC软件中完成计算分析。

　　4、DIC技术+红外相机

　　温度场/应变场耦合

　　新拓三维DIC全场应变测试系统可与红外相机同步，通过标定使得温度和应变数据处于同一坐标系中，实现温度/应变耦合测量，对复合材料及结构进行多物理场测试，实现温度和应变数据采集、分析和提取。