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数字图像相关法应变场分析

因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!

文章概述:数字图像相关法(DIC)是一种非接触式光学测量技术,通过分析变形前后数字图像的灰度变化,计算全场位移和应变分布。该方法适用于材料力学性能测试、结构健康监测等领域,关键检测要点包括高精度应变测量、环境适应性、数据处理准确性和系统校准可靠性。

检测项目

1.应变测量精度:典型值±0.01%,在理想条件下可达±0.005%,依赖于图像质量和算法

2.位移分辨率:最高0.01像素,基于相机分辨率和子集匹配优化

3.测量范围:应变从0.001%到100%,位移范围可达10米,适应大变形场景

4.空间分辨率:最小可分辨特征尺寸0.1mm,由相机像素大小和镜头决定

5.采样频率:使用高速相机,帧率可达10000Hz,用于动态事件捕获

6.温度适应性:系统工作温度-20°Cto50°C,特殊环境需扩展至-40°Cto150°C

7.表面准备要求:需施加散斑图案,斑点直径0.1-1mm,对比度高于50%

8.校准精度:使用精密校准板,误差小于0.1像素,网格尺寸精度±0.001mm

9.软件算法性能:基于子集匹配和迭代法,子集大小通常11x11像素,计算时间小于1秒/帧

10.噪声水平:应变噪声低于0.005%,通过高斯滤波和时空平均减少

11.动态范围:可同时测量0.01%至50%应变,线性误差小于1%

12.环境光影响:需控制照明均匀性,使用单色LED光源,亮度稳定性±2%

13.重复性误差:多次测量应变值偏差小于0.02%,确保结果一致性

14.应变场均匀性:全场应变分布标准差小于0.01%,评估材料各向异性

检测范围

1.金属材料:包括钢材、铝合金、钛合金,用于拉伸、压缩和疲劳测试,应变范围0.01%-20%

2.聚合物材料:如聚乙烯、聚丙烯、橡胶,评估弹性模量(1-10GPa)和泊松比(0.3-0.5)

3.复合材料:碳纤维增强塑料、玻璃纤维复合材料,分析界面应变和分层缺陷

4.陶瓷材料:氧化铝、碳化硅,用于脆性断裂研究和热冲击测试,应变测量至0.1%

5.生物材料:骨骼、软组织、生物植入物,在生物力学实验中测量微应变(0.001%-0.1%)

6.电子元件:印刷电路板(PCB)、半导体封装,热循环应变分析,温度范围-55°Cto125°C

7.汽车部件:车身面板、悬挂系统、发动机组件,碰撞模拟和耐久测试,应变速率0.001-100s⁻¹

8.航空航天组件:机翼、涡轮叶片、复合材料结构,飞行负载和振动分析,高精度需求±0.005%

9.建筑材料:混凝土、钢筋、沥青,收缩、膨胀和负载测试,长期监测应变

10.纺织品:织物、纤维、非织造布,拉伸性能和撕裂强度测量,应变至50%

11.薄膜材料:包装薄膜、光学薄膜,punctureandtearresistance,厚度0.1-1mm

12.地质材料:岩石、土壤、地质样本,压缩和剪切应变分析,应用于地质工程

13.纳米材料:碳纳米管、石墨烯,微尺度应变测量,空间分辨率达1μm

14.医疗器械:支架、假体、手术工具,生物相容性和机械性能测试

检测方法

国际标准:

ASTME3039-16:JianCeTestMethodforDeterminingthePerformanceofaDigitalImageCorrelationSystem

ISO12004-2:2019:Metallicmaterials—Sheetandstrip—Determinationofforming-limitcurves—Part2:Determinationofforming-limitcurvesinthelaboratory

ASTME8/E8M-21:JianCeTestMethodsforTensionTestingofMetallicMaterials

ISO527-1:2021:Plastics—Determinationoftensileproperties—Part1:Generalprinciples

ASTMD638-14:JianCeTestMethodforTensilePropertiesofPlastics

ISO178:2019:Plastics—Determinationofflexuralproperties

ASTME83-21:JianCePracticeforVerificationandClassificationofExtensometerSystems

ISO9513:2021:Metallicmaterials—Calibrationofextensometersystemsusedinuniaxialtesting

ASTME2309-05(2020):JianCePracticesforVerificationofDisplacementMeasuringSystemsandDevicesUsedinMaterialTestingMachines

ISO376:2011:Metallicmaterials—Calibrationofforce-provinginstrumentsusedfortheverificationofuniaxialtestingmachines

ASTME1012-14:JianCePracticeforVerificationofTestingFrameandSpecimenAlignmentUnderTensileandCompressiveAxialForceApplication

ISO7500-1:2018:Metallicmaterials—Verificationofstaticuniaxialtestingmachines—Part1:Tension/compressiontestingmachines—Verificationandcalibrationoftheforce-measuringsystem

国家标准:

GB/T228.1-2021:金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法

GB/T1040.1-2018:塑料拉伸性能的测定第1部分:总则

GB/T7314-2017:金属材料室温压缩试验方法

GB/T10128-2007:金属材料室温扭转试验方法

GB/T14452-1993:金属材料弯曲试验方法

GB/T15757-2005:表面缺陷术语

GB/T17456.1-2009:球墨铸铁管聚乙烯套第1部分:外层聚乙烯套

GB/T21239-2007:纤维增强塑料层合板冲击性能试验方法

GB/T3354-2014:定向纤维增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法

GB/T37788-2019:金属材料高温拉伸试验方法

检测设备

1.高速数字相机:型号HS-Cam2000,分辨率2560x1920像素,最大帧率2000fps,全局快门,用于捕获动态变形事件

2.远心镜头:型号TL-60mm,放大倍率0.5x,distortion<0.05%,工作距离100mm,确保图像几何精度

3.LED照明系统:型号LED-Light500,亮度可调0-100%,均匀性>95%,色温5600K,提供稳定无影光源

4.精密校准板:型号Cal-Grid100,网格尺寸2mmx2mm,精度±0.001mm,陶瓷材质,用于相机标定

5.DIC分析软件:型号DIC-SoftwarePro,支持2D和3D应变分析,算法基于最小二乘匹配,输出应变云图和数据报表

6.高性能计算机:配置IntelXeon处理器,32GBRAM,NVIDIAQuadroGPU,SSD存储,处理速度10^6像素/秒

7.三脚架和固定装置:型号Tripod-Stable,高度可调0.5-2m,碳纤维材质,减震设计,承载重量10kg

8.散斑喷涂工具:型号Spray-Kit,包含喷枪和涂料,可生成均匀散斑图案,斑点大小0.1-0.5mm,耐温200°C

9.环境控制chamber:型号Env-Chamber300,温度范围-40°Cto150°C,湿度范围10%-90%RH,容积300L,用于模拟各种环境条件

10.数据同步器:型号Sync-Unit,同步相机、负载传感器和外部触发,时间精度±1μs,支持多通道输入

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

数字图像相关法应变场分析
中析研究所

北京中科光析科学技术研究所(简称中析研究所),隶属于北京前沿科学技术研究院,为集体所有制单位,是以科研检测为主的科学技术研究机构。中析研究所坚持基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,发展为以“任务带学科”为主要特色的综合性研究所。经国家有关部门批准,成为第三方分析测试技术服务单位,旗下实验室机构获得CMA资质认证。开展了研发设计、分析检测、试验验证、共性加工、信息及知识产权等服务,为科技型企业创新提供公共服务。本所得到政府创新基金的支持,被评为国家高新技术企业。

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