光學應變測量系統(tǒng)(DIC)普遍應用于航空航天領域,用于測量和驗證不同工況下結構的形變和振動情況,,以一種高精度,、非接觸式、可視化全場測量的方式,,替代傳統(tǒng)的引伸計和應變片測量方法,。該系統(tǒng)能夠方便地整合到例如環(huán)境測試箱、風洞,、疲勞測試臺等測試環(huán)境,,提供飛機制作過程中的材料測試、零部件檢測,、整機檢測等各階段的位移,、應變測量等數(shù)據(jù)。飛機在高速飛行時由于氣體與蒙皮材料表面摩擦,,使大量動能轉變?yōu)闊崮懿鬟f到蒙皮表面,,所以蒙皮材料在不同攻角、風速,、溫度中都會受到一定的影響,。隨著科學技術的不斷發(fā)展,三維應變測量技術也在不斷改進和完善,。湖南光學數(shù)字圖像相關技術應變與運動測量系統(tǒng)
車用覆蓋板鋼板材料CAE分析面臨著獲取高應變速率下的應力-應變數(shù)據(jù)獲取難的問題,,需通過實驗獲取鋼材在高應變速率下的應變數(shù)據(jù)。光學非接觸應變測量方式:過去通常采用應變片測量,,通過超高速動態(tài)應變儀,,將應變的動態(tài)過程記錄下來,用于測量隨時間變化的動態(tài)應變,。應變片測的是兩點之間單向數(shù)據(jù),,獲取兩點之間應變的平均值,無法獲取大尺寸鋼板視場范圍內的所有點數(shù)據(jù),;無法實時記錄整個實驗的動態(tài)變形過程,,無法針對覆蓋板不同區(qū)域做不同分析。上海掃描電鏡數(shù)字圖像相關測量系統(tǒng)DIC方法具有全場測量,、高靈敏度,、高精度等優(yōu)點,特別適用于復雜結構和生物力學測試等領域,。
振弦式應變測量傳感器的研究起源于20世紀30年代,,其工作原理如下:鋼弦在一定的張力作用下具有固定的自振頻率,,當張力發(fā)生變化時其自振頻率也會隨之發(fā)生改變。當結構產生應變時,,安裝在其上的振弦式傳感器內的鋼弦張力發(fā)生變化,,導致其自振頻率發(fā)生變化。通過測試鋼弦振動頻率的變化值,,能夠計算得出測點的應力變化值,。振弦式應變測量傳感器的特點是具有較強的抗干擾能力,在進行遠距離輸送時信號失真非常小,,測量值不受導線電阻變化以及溫度變化的影響,,傳感器結構相對簡單、制作與安裝的過程比較方便,。
數(shù)字圖像相關法(DIC):原理:通過比較物體變形前后兩幅或多幅數(shù)字圖像中特征點的位移變化,,來計算物體的應變場。優(yōu)點:全場測量,、精度高,、易于實現(xiàn)。應用:廣泛應用于材料測試,、結構監(jiān)測等領域,。電子散斑干涉術(ESPI):原理:通過將激光照射到物體表面,并利用CCD相機記錄物體表面散射的光波干涉條紋,,來測量物體表面的微小變形,。特點:高靈敏度、高分辨率,。激光干涉儀法:原理:利用激光干涉原理測量物體表面的位移變化,,進而推導出應變。應用:適用于高精度測量和動態(tài)應變測量,。數(shù)字圖像相關法:記錄物體表面在受力或變形過程中的影像序列,,通過分析位移或形變信息來計算物體的應變值。
可以采用相似材料結構模型實驗的手段,,以鋼筋混凝土框架結構為研究對象,,通過數(shù)字散斑的光學非接觸應變測量方式,獲取強烈地震作用下模型表面的三維全場位移及應變數(shù)據(jù),。應變計作為應變測量的工具,,存在著貼片過程繁瑣,測量精度嚴重依賴其貼片質量,,對環(huán)境溫度敏感等問題,。此外,應變計無法進行全場測量,,難以捕捉到關鍵位置的變形出現(xiàn)的初始位置,,當框架結構發(fā)生較大范圍變形或斷裂,應變計在試件出現(xiàn)斷裂時容易損壞,,影響測試數(shù)據(jù)的質量,。在汽車工程領域,光學非接觸測量可以用于測量汽車零部件在受力情況下的應變分布,,優(yōu)化汽車設計,。浙江全場三維非接觸變形測量
光學非接觸應變測量利用全息干涉術和激光散斑術,通過光的干涉和散斑圖案分析物體表面應變,。湖南光學數(shù)字圖像相關技術應變與運動測量系統(tǒng)
在橋梁靜動載試驗時,,如何減小應變測試中的各種干擾因素,提高檢測效率和測量數(shù)據(jù)的可信度,,是長期以來工程師們一直在苦苦探索的問題,。經過多年的技術攻關,終于研發(fā)成功了一種可裝配式多用途應變測量傳感器,,成功地應用在了多座橋梁的靜動載試驗中,,有效解決了橋梁靜動載試驗中應變測量時遇到的一系列問題,特別是惡劣環(huán)境下的應變測試問題,。應變片由兩個相同的敏感柵重疊配置,,可以抵消所產生的電磁感應噪聲。導線采用絞合線,,同樣可以抵消感應噪聲,,因此該應變片不易受交變磁場的影響。湖南光學數(shù)字圖像相關技術應變與運動測量系統(tǒng)