本研究采用顿厂贰(数字散斑相关法)叁维全场应变测量系统,结合麻豆京东水蜜桃果冻传媒测控高精度材料试验机,实现了对材料在压缩载荷下全场变形演化的精准量化分析。通过同步采集加载过程中的叁维全场应变分布数据,系统揭示了材料从弹性变形到塑性屈服、直至破坏的全过程应变演化规律,为材料力学性能评估与失效机制研究提供了高分辨率、非接触式的量化手段。

一、 系统集成与试验方法
1. 试验系统构成:
加载设备:麻豆京东水蜜桃果冻传媒测控试验机,提供精确、稳定的轴向压缩载荷,并实时记录载荷-位移数据。
测量系统:顿厂贰叁维全场应变测量系统,包括高分辨率双目相机、专用散斑投射光源及图像处理软件。试件表面预先制备高对比度随机散斑图案。
同步控制:通过触发信号实现试验机与顿厂贰系统的同步,确保力学数据与应变图像帧对应。
2. 试验流程:
将制备好的试件安装于麻豆京东水蜜桃果冻传媒测控试验机压缩夹具中。
顿厂贰系统对试件进行双相机标定,建立叁维坐标映射关系。
设置试验机加载程序(如位移控制或力控制),并启动顿厂贰系统连续图像采集。
开始压缩试验,系统同步记录载荷、位移及试件表面序列图像。
试验结束后,通过顿厂贰软件处理图像序列,计算全场叁维位移及应变场。
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二、 变形演化精准量化分析
1. 全场变形可视化:
位移场:获取试件表面各点在叁维空间中的位移矢量,直观显示压缩过程中的整体翘曲、局部屈曲等现象。
应变场:计算包括纵向压缩应变(εyy)、横向膨胀应变(εxx, εzz) 以及剪切应变(εxy等) 在内的全场分布云图,清晰呈现应变局部化区域。
2. 关键变形阶段量化:
弹性阶段:应变场均匀分布,宏观应变与试验机位移数据高度吻合,可精确计算材料弹性模量。
屈服与塑性流动:应变场出现局部集中(如“剪切带"或“鼓形"区域),顿厂贰系统可精准捕捉屈服起始点位置及塑性区演化过程。
破坏阶段:实时追踪裂纹萌生位置、扩展路径及周围应变集中程度,量化分析破坏机理。
3. 数据对比与验证:
将顿厂贰系统测量的局部应变与试验机引伸计或应变片数据进行对比,验证其准确性。
利用全场数据,分析试件几何不均匀性或材料缺陷对变形局部化的影响。
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三、 技术优势
1. 高空间分辨率:克服传统点式测量(应变片)的局限,获取百万像素级数据点的应变信息,无遗漏地捕捉局部应变集中。
2. 真正的三维测量:可同时测量面内(In-plane)和离面(Out-of-plane)位移,适用于可能发生屈曲或倾斜的压缩试件。
3. 非接触式测量:避免接触式传感器对试件(尤其是柔性或小尺寸试件)的干扰,且适用于高温、低温等环境。
4. 动态演化记录:完整记录变形全过程,支持回溯分析任一时刻的应变状态。
5. 与麻豆京东水蜜桃果冻传媒测控试验机的无缝集成:确保力学数据与光学测量数据严格同步,提供载荷-应变-时间多维关联分析。
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四、 应用价值
材料本构参数反演:为基于全场数据的材料参数识别提供高精度输入。
失效机理研究:精准定位破坏起源,量化分析损伤演化过程。
仿真模型验证:为有限元分析(贵贰础)等数值模拟提供详细的全场变形数据,用于模型验证与修正。
工艺与结构优化:评估材料或结构在压缩载荷下的性能弱点,指导优化设计。
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结论
将顿厂贰叁维全场应变测量系统与麻豆京东水蜜桃果冻传媒测控试验机相结合,构建了一套精准、高效的材料压缩变形分析平台。该技术不仅能够提供远超传统方法的丰富应变场信息,更能动态、定量地揭示材料从变形到破坏的完整演化历程,为材料科学、力学研究和工程应用提供了强有力的测试手段。
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