dic应力应变检测仪应用于钙质砂剪切特性变形测量

专利名称：基于DIC应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价方法
专利类型：发明专利
发明人：闵峻英,叶又,康柳根,张铃,林建平,万海浪
申请号：CN201510009999.0
申请日：20150108
公开号：CN104568611A
公开日：
20150429
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种基于DIC应变测量系统来评价板料成形能力与变形均化能力的方法，包括以下步骤：A.在未变形情况下，将板料的关心变形区域分成n个子单元；B.计算DIC应变测量系统中每一帧下每个所述子单元变形后的参数值；C.基于DIC应变测量系统计算各子单元的平均主应变；D.基于均方差概念，以步骤B所得每个单元变形后的参数值为权重，计算每一帧关心区域的变形均匀程度衡量指标；E.建立衡量在特定应力状态下板料的成形能力与变形均化能力的XY坐标系，所述步骤C所得各子单元的平均主应变作为X坐标，所述步骤D所得变形均匀程度衡量指标作为Y坐标。

本发明采用平均主应变作为衡量板料的成形能力指标，更能准确、合理地反映板料整体的成形性能，同时增加板料变形均匀程度衡量指标可更直观的反映材料变形的均匀程度，可更全面的说明板料的成形性能。

申请人：泛亚汽车技术中心有限公司,上海通用汽车有限公司,同济大学
地址：201201 上海市浦东新区龙东大道3999号
国籍：CN
代理机构：上海光华专利事务所
代理人：芦宁宁
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高速摄影机DIC动态测量系统用于岩石高速压缩破坏分析随着高速、高分辨率数字图像技术的快速发展,数字图像相关（DIC）测量技术已经在结构三维动态变形测量中得到很好的应用。

但由于空间分辨率的增加和采集帧率的提高，使得需要高速摄像机搭配DIC应用场景也大大增加。

新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统，结合高分辨率、高帧率的高速摄像机使用，可满足各类位移轨迹测量、动态轨迹追踪、速度与加速度测量、破坏性实验的要求。

矿山岩石多为不连续面所切割、具有各自异性及非均质性的天然地质，在裂隙及孔隙含水含气的情况下，岩石力学性能比较复杂。

某大学实验室为研究岩石力学发生破坏的机理，采用新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统进行岩石高速压缩测试，分析岩石试件的强度、变形特性。

高速压缩测试难题矿产常赋存于恶劣的地质环境，必须考虑岩石各种应力的影响。

传统的岩石高速压缩试验，采用应变片进行应变测量。

应变片具有高灵敏度和精度，缺点是偏向于点测量固定方向应变，不能实现全域测量。

如果被测物发生较大范围的变形或断裂，或者是大型的工程面测量，应变片对这些测量任务都无法胜任，无法准确测得应变最大区域。

高速DIC动态测量方案新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统，不仅能满足一般的岩石压缩实验，得到岩石压缩全场应变和位移数据，而且还能满足小试样、大应变量等测试分析全域的应变大小和裂纹扩展跟踪等，大大丰富了岩石压缩测试的手段。

新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统典型配置该大学实验室采用相似材料模拟法，模拟岩石性质的相似材料，通过高速压缩试验机加载，采用新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统进行图像采集和数据分析，分析原型岩石在压缩过程中发生的力学现象及过程。

试验在刚性压力试验机上进行，刚性压力试验机由轴向位移和横向位移速率共同控制，设定轴向位移加载速率，以高速的加载速度对岩石试件进行加载。

试验的过程中，新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统同步进行图像采集，由分析软件换算成对应的应力与应变数据传输到系统终端，保证数据的完整与准确。

全场应变测试仪技术参数1. 用途全场应变仪是汽车、机械制造领域中一种重要的测试方法，可用于汽车、机械结构全场振动测量、动态应变测量、高速变形测量、断裂力学、冲击激励及动态材料试验中测量材料特性参数等。

该系统是结合数字图像相关技术（DIC）与双目立体视觉技术，通过追踪物体表面的散斑图像，实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的动态测量，应用范围非常广泛，包括汽车、机械、航天航空、舰船等领域的大尺寸零部件测量。

2. 工作条件确保设备现场实验测量时设备系统精度稳定和使用可靠；电源：AC 220V±10% 50Hz±2%（可靠接地）；工作温度：0℃~40℃；标定/检定温度：20℃±2℃；相对湿度：≤（70±10）%；3．技术规格1.总体技术指标：1.1使用环境：确保设备现场实验测量时设备系统精度稳定和使用可靠；电源：AC 220V±10% 50Hz±2%（可靠接地）；工作温度：0℃~40℃；标定/检定温度：20℃±2℃；相对湿度：≤（70±10）%；1.2测量范围：10mm-4000mm；1.3工业相机参数：2台1200万/30fps进口工业相机；1.4镜头参数：2个定焦12mm进口镜头；2个定焦25mm进口镜头1.5系统工作站计算机：戴尔16G内存、2T硬盘、24寸液晶显示器；1.6★标定板：1000mmx1000mm、400mmx300mm、200mmx150mm环形编码型标定板各一套；1.7光源：2个200瓦的LED光源与35瓦蓝光LED常亮灯2个；1.8检测分析软件：安装光盘、系统操作说明书、软件加密锁1套；2. 系统软硬件功能：（1）应变测量范围：0.005%~2000%；（2）应变测量精度：50με-100με（3）位移测量精度：0.01mm测量幅面：单测头支持10毫米到1.5米的测量幅面（500mm横梁）/ 单测头支持50毫米到3.5米的测量幅面（1000mm横梁），可以根据需求定制测量幅面，单测头测量幅面最大10米。

细微观金属材料拉伸的显微DIC应变测量机械性能测试的应用贯穿于科研到生产阶段，测定材料的力学性能，从材料的服役条件和失效现象出发，研究失效的原因和规律、提出合理的衡量指标，证明产品的耐用性、稳定性和安全性，从而让产品获得竞争优势。

微观尺度下材料力学的应变测试，对微观材料力学的测定至关重要。

使用微米甚至纳米级光学/电子显微镜，搭配数字图像相关法（DIC技术），通过拉伸试验测得材料的载荷-位移曲线，可快速、精确地测出被拉伸材料的力学性质，如弹性模量，屈服强度等。

一、测量需求拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标，比如材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。

科研实验室用户通过测定细微金属材料的这些参数，掌握金属材料抵抗外力拉伸的能力与塑性高低，检验金属材料是否符合规定的标准。

二、原有测量方式的不足在实验固体力学领域中，对于不同载荷下，材料表面的变形测量一直是一个较难的课题。

传统的方式是采用接触式测量方法，比如电阻应变片、电阻应变计等接触式测量。

由于材料尺寸小的限制，传统的接触式测量工具，已不能再用于该领域的测量中。

另外，应变片测的两点之间的单向数据，获取的是两点之间应变的平均值；对于大变形、各向异性的材料、介观尺度的实验等应变片难以应用。

三、新拓显微DIC测量方案微细尺度下材料机械力学性能的测试，它的应用对细观力学及相关学科的发展起到了积极地推动作用。

新拓DIC显微测量方案采用了数字图像相关技术，安装在显微镜上的XTDIC三维全场应变测量系统通过分析材料表面的变形。

由于采用了显微镜对材料进行高倍放大，新拓三维采用了高精密度的标准正交栅格和自主研发的软件算法对畸变误差进行了调教，达到提高计算精度的目的。

试件为哑铃状金属材质的金属材料，被测试样标距段宽度仅2.5mm，拟采用新拓三维显微DIC测量系统对被测部位进行一定程度的放大，采用非接触的方式获取到试样在拉伸过程中位移场和应变场，并得到应力应变曲线。

DIC测试设备应用于拉伸试验的可靠性分析作者：彭奕涵孙新杨来源：《中国科技纵横》2018年第08期摘要：DIC测试方法以其诸多的优点广泛应用于材料的力学性能表征方面。

本文为了分析该设备的可靠性，完成了复合材料层合板、编织材料和45号钢的拉伸试验，将DIC设备测定的数据与应变片和引伸计的测定数据比较，结果表明：DIC的测试结果具有较高的精度，而且具有引伸计和应变片所不具备的优势。

关键词：数字图像相关技术；拉伸试验；应变片；引伸计中图分类号：TH873.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0064-03数字图像相关（Digital Image Correlation， DIC）技术是一种非接触式现代光学测量实验技术，由于具有光路简单、环境适应性好、测量范围广以及自动化程度高等诸多优点，已经被广泛应用于工程领域[1]。

目前在材料研究的许多方面特别是力学性能表征方面得到了越来越广泛的应用。

DIC方法的基本原理是通过跟踪物体表面变形前后散斑图像中同一像素点的位置来获得该像素点的位移向量，从而得到试件表面的全场位移[2]。

DIC测量系统一般由照明光源、图像采集卡、CCD摄像机及计算机组成。

在材料研究方面应用最广泛也最成熟的就是通过DIC技术代替应变片或引伸计来测量试样在拉伸中的应变。

本文为了分析DIC测试设备的可靠性，通过不同材质的试件，利用DIC测试设备、应变片和引伸计进行了拉伸试验。

试验结果表明：利用DIC设备测定的应变数据稳定、准确。

1 试样试样包括：复合材料层合板，铺层角度分别为0°、±45°、90°，共2个试样；编织材料，共3个试样；45号钢，1个试样。

试样尺寸为250mm*15mm*8mm。

2 试验方法试验设备包括MTS-370-25疲劳试验机、DEEP补光灯、高速摄像机、应变仪、引伸计。

复合材料层合板的试样，在背面沿中轴线粘贴了两组位置对称的应变片，测量轴向应变，正面喷涂散斑，如图1所示。

应力集中检测仪简介应力集中检测仪是一种用于测量和分析材料在受力时应力分布状态的设备。

它通过测量应变，计算应力分布状态，并通过显示屏展示测量数据，帮助工程师评估材料在受力条件下的强度和稳定性。

工作原理应力集中检测仪通过使用应变计来测量材料在受力时的应变分布状态。

然后根据弹性模量和材料几何尺寸等参数，计算得出材料在受力时的应力分布状态。

通过分析和评估材料的应力分布状态，可以确定材料在受力条件下的强度和稳定性。

应用场景应力集中检测仪广泛应用于材料科学和工程领域。

通常在设计和生产过程中用于检测和分析材料的应力和应变状态，以帮助工程师确定材料在受力条件下的强度和稳定性。

以下是一些应用场景：金属材料疲劳寿命测试金属材料在长时间重复应力下，容易发生疲劳破坏，这对于一些高强度、高可靠性要求的机械和设备是不可接受的。

应力集中检测仪可以用于检测金属材料在不同应力下的疲劳寿命，帮助工程师优化设计和生产过程，减少疲劳破坏的风险。

压力容器应力分析压力容器广泛应用于工业生产中，它们通常处于高压和高温的环境下，因此需要经过严格的检测和评估。

应力集中检测仪可以用于检测压力容器内壁的应力分布状态，帮助工程师评估容器的强度和稳定性，并保证其能够安全地承受高压和高温环境的影响。

机械零件强度测试机械零件在使用过程中通常会承受各种不同形式的力和压力，因此需要经过强度测试以确保其能够在各种工作情况下正常运转。

应力集中检测仪可以用于测量和分析机械零件的应力和应变状态，帮助工程师评估零件的强度和稳定性，并确定其是否能够满足设计要求。

结论应力集中检测仪是一个重要的材料分析和测试工具，它可以广泛应用于材料科学和工程领域。

通过测量材料的应变状态和计算其应力分布状态，工程师可以评估材料在受力条件下的强度和稳定性，并优化设计和生产过程，减少材料的疲劳破坏和故障风险，保证机械设备的正常运行。

应变测试基本知识目录一、应变测试概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.应变测试定义与重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.应变测试应用领域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33.应变测试基本流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5二、应变测试基础知识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61.应变基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 1.1 应变的定义与分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 1.2 应变产生的原因及影响因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91.3 应变与应力的关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.应变测试原理与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.1 应变测试原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2.2 应变测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.3 应变测试系统组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14三、应变测试实验技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．161.实验设备与材料选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 1.1 应变计选型及安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 1.2 实验加载装置选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 1.3 数据采集与处理设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．212.实验设计与实施过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．232.1 实验设计原则与步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．242.2 实验实施过程记录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．252.3 数据采集与分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26四、应变测试数据处理与分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．281.数据采集与记录格式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．291.1 数据采集原理及技巧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．311.2 数据记录格式规范．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．321.3 数据处理软件使用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．332.数据处理与分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．342.1 数据预处理技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．352.2 数据分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37一、应变测试概述应变测试是研究材料、结构或构件在受到外部或内部应力作用时，其应力和变形随时间变化的规律的实验方法。

dic的剪切劈裂实验操作流程
以下是进行DIC（Digital Image Correlation）剪切劈裂实验的操作流程：
1. 准备试样：制备需要进行剪切劈裂实验的试样，确保试样表面平整、无缺陷。

2. 安装试样：将试样安装在试验机上，确保试样固定牢固，并使试样的剪切劈裂方向与试验机的加载方向一致。

3. 采集初始图像：在试验开始前，使用DIC系统采集试样的初始图像，作为实验的基准状态。

4. 进行剪切劈裂实验：启动试验机进行剪切劈裂实验，记录试样的变形过程。

在实验过程中，DIC系统会实时采集试样表面的照片，记录其变形情况。

5. 数据处理与分析：将DIC系统采集的照片导入到后处理软件中，进行对比度优化、标记点识别、图像配准等处理，提取出试样的位移场和应变场等数据。

根据需要，可以对这些数据进行进一步的分析和处理，例如计算剪切力和位移的关系、分析剪切带形成和扩展的过程等。

6. 结果评估与总结：根据分析结果，评估试样的剪切劈裂性能，如剪切强度、断裂韧性等。

总结实验过程和结果，编写实验报告，为相关的研究和工程应用提供依据。

需要注意的是，DIC剪切劈裂实验的具体操作流程可能因不同的试验机和DIC系统而有所差异。

在进行实验前，应仔细阅读试验机和DIC系统的操作手册，了解其具体要求和操作细节。

dic测应变的原理和算法DIC（Digital Image Correlation，数字图像相关）是一种用于测量物体表面形变和应变的非接触式光学测量方法。

其原理是利用相机拍摄物体表面的图像，然后通过对这些图像进行处理和分析，来推断出物体表面的形变和应变情况。

DIC测量的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 图像获取，使用高分辨率的相机拍摄物体表面的图像。

2. 图像处理，对拍摄到的图像进行预处理，包括去噪、增强对比度等操作，以提高后续的图像分析精度。

3. 特征提取，在图像中识别出物体表面的特征点，可以是纹理、颜色等特征，用于后续的匹配和跟踪。

4. 图像匹配，通过比对不同时间或加载条件下的图像，找到相应的特征点，从而得到物体表面的位移场。

5. 应变计算，根据位移场的信息，计算出物体表面的应变分布，可以是拉伸、剪切等应变量。

在DIC测量中，应变的计算算法通常包括：1. 基于位移场的应变计算，通过对位移场进行空间微分，可以得到应变场的分布。

常见的方法包括全场法和局部法，全场法适用于整个图像区域的应变计算，而局部法则是针对特定区域进行应变计算，通常精度更高。

2. 核相关法，该方法利用图像处理中的相关分析方法，通过计算特征点周围的亮度变化来得到应变场。

3. 有限元法，将物体表面离散化为小区域，利用有限元方法来计算每个区域的应变值，适用于复杂形状和加载条件的情况。

总的来说，DIC测量应变的原理是基于对物体表面图像的处理和分析，通过计算位移场来推断出应变分布，而应变的计算算法则包括基于位移场的计算、核相关法和有限元法等多种方法。

这些方法各有优劣，可以根据具体的测量需求和条件来选择合适的算法进行应变计算。

dic力学
DIC力学是一种非接触式力学测量方法，其英文全称为Digital Image Correlation。

它通过计算机视觉技术对物体表面变形进行测量，进而推算出力学量。

DIC力学测量方法常用于岩石力学测试中，对岩石表面位移、应变等力学行为进行监测。

在岩石压缩、拉伸等实验中，通过DIC技术可以获取岩石破坏演化过程的应变和位移数据，为工程建筑的材料和结构安全评估提供可靠的数据支撑。

相较于传统的接触式测量方法，DIC力学测量具有更高的测量精度和更大的适用范围。

同时，由于其非接触式的特点，可以有效避免对被测物体的干扰，提高实验的可靠性。

总之，DIC力学是一种非常有效的岩石力学测量方法，在工程实践中具有广泛的应用前景。

数字图像相关法（DIC）是一种非接触式的高精度位移、用于全场形状、变形、运动测量的方法，也是现代光测量力学领域内最有应用前景的测量方法。

其应用研究方向，正朝着从常规材料到新型材料的测量，从弹性问题测量到强塑性问题的测量，从常温到高温的测量，从宏观测量到微观测量的趋势发展。

DIC方法在上世纪80年代初被提出，经过30多年众多学者的研究，技术上已经非常成熟。

这种方法又被称为数字散斑相关法，它直接处理的对象是具有一定灰度分布的数字图像（散斑图），通过对比材料或者结构表面在变形前后的散斑图运用相关算法得到全场位移和应变。

该方法对实验环境要求极为宽松，并且具有全场测量、抗干扰能力强、测量精度高等优点。

其基本测量原理如下图：Seika公司（中文名：西华数码影像公司）作为一家专业从事智能影像分析系统设计的高科技公司，在DIC系统的研发设计上已有多年经验，并被全球众多的科研单位及院校所认可（中国独家代理商：武汉中创联达科技有限公司）。

我们可以为您提供运用数字图像关联法开发的应变解析软件系统。

通过比较分析样本变形前后的图像，可以对变形和弯曲的量、方向、分布等进行解析。

通过使用本系统，能够以非接触的方式获取物体变形弯曲的数据并将其分布可视化。

对于高速测量、微米单位测量等特殊环境下的测量需要，我们可以在包括软件、相机、照明、专用光学仪器等各个方面提供综合性的解决方案。

产品特点：●能够测量坐标，位移，速度，应变，形状和变形 ●能够显示矢量图，轮廓图 ●支持的图像格式：FIFF 等 ●易于使用的直观界面 ●进程树结构●丰富的后处理功能●支持各种高速相机和高分辨率相机 ●系统支持日/英双语●对应各种情况（离线/在线分析，3D 分析等） 应用：计算精度更多有关DIC测量的相关信息可咨询/。