三维全场变形测量的力学测试应用
(1) 材料实验
利用XTDIC系统测量钢件、铝件在单向及双向拉伸过程中材料的三维全场变形和应变。实验设备:
万能拉伸试验机
XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统
试件:钢试件,铝试件
钢试件和铝时间单向拉伸应变场
双向拉伸实验变形场
(2) 复合材料大变形拉伸实验 变形前试件的有效区域的尺寸为70×18×4mm。对比试件变形前后的尺寸变化可以发现,试件的中间区域发生了不小于400%的大变形。
大变形拉伸最大及最小主应变测量结果
(3) 多孔材料大变形压缩实验
变形前后多孔材料的厚度由30mm减至12mm,平均压缩量约为60%。
变形前后
测试分析结果
(4) 钛合金试件压缩变形实验 对于氧化处理的钛合金试件,高5mm,直径3mm。使用万能材料试验机进行压缩,同时使用XTDIC系统测量试件在变形过程中各个状态下的应变场信息。
钛合金材料压缩前
变形状态主应变分布(压力7902.252N,压缩量0.485mm)
(5) 木材变形测量实验
实验内容:
1.通过压缩实验获取木材的杨氏模量和泊松比
2.通过弯曲实验获得木材在弯曲变形时的变形场信息。
实验结果:
杨氏模量:14.77GPa
泊松比:0.7817
木材压缩试验位移变形场 木材压缩试验Ex应变场
三点弯曲试验载荷为2413.09N时的位移变形场
三点弯曲试验载荷为2413.09N时的Ex应变场
(6) 裂缝生长实验 XTDIC非常适合于材料断裂力学研究。系统提供的全场应变分布,裂纹增长路径可以分析计算材料的断裂特性参数。
断裂过程中的应变动态分布
(7) 车车桥加载变形实验
近年来,利用室内试验设备, 通过车桥的模拟加载进行可靠性试验, 越来越受到各大汽车和车桥制造厂的重视。本项目将XTDIC用于某车桥厂的卡车车桥模拟加载试验的变形测量中,取得了良好的效果。
车桥应变测量结果
被测区域平均主应变曲线
(8)焊接变形过程动态测量
该项目将XTDIC系统用于金属薄板焊接时产生的高温变形的测量。实验结果表明:与传统方法相比,XTDIC系统可以更全面、更直观、更高效地测量金属薄板焊接过程中的表面三维变形和应变场,且精度较高,为研究焊接变形规律提供一种有效手段。
焊接变形测量现场
测试分析结果
(9) 有限元分析(FEA)验证 在固体力学、实验力学领域,有限元模拟可以在一定程度上代替实验手段, 但由于单元划分、形函数的选取、迭代参数的选定和材料模型的建立, 正确的初值和边界条件以及适当准则判据的选择都会对模拟的精度和结果产生重要的影响。因此,很有必要对有限元分析(FEA)结果进行验证。本实验采用XTDIC数字图像相关系统,不仅实现了有限元分析的验证,而且所得的测量结果还可以进一步指导FEA。
t=21.78s
t=275.4s
t=336s
(10) 沙土变形测量 沙土的变形特性是土木工程学科的研究重点,由于传统的测量方法和测试手段的限制,无法方便测量。 本实验采用XTDIC数字图像相关系统应用于传统的沙土试验中,实现沙土表面位移、应变等变形信息的同步测量,克服了传统测量方法的不足。沙土由透明的器皿盛放,可通过上部的压头对其进行压缩。
沙土变形实验测量结果
(11) 疲劳实验 疲劳实验频率:0.2HZ 最大应变:1%个应变 相机采集速速:2HZ 试件材料:钛,直径10mm
疲劳实验现场
应变分布及点对应变曲线