В этом исследовании используется трехмерная система измерения полной деформации DSE (метод цифровой корреляции пятна), в сочетании с высокоточной испытательной машиной для измерения и управления материалами Кайла, для достижения точного количественного анализа эволюции полной деформации материала при сжатой нагрузке. Благодаря синхронному сбору данных о трехмерном распределении деформаций на всем поле в процессе загрузки система раскрывает закон эволюции деформации всего процесса материала от упругой деформации до пластической текучести до разрушения, обеспечивая высокое разрешение и бесконтактные количественные средства для оценки механических свойств материала и изучения механизма отказа.

I. Методы системной интеграции и испытаний

1. Состав экспериментальной системы:

Загрузочное оборудование: Испытательная машина для измерения и управления Kell, обеспечивающая точную и стабильную осевую нагрузку сжатия и записывающая данные о нагрузке - смещении в режиме реального времени.

Измерительная система: трехмерная всеполевая система измерения деформации DSE, включая бинокулярные камеры с высоким разрешением, специализированные источники света с рассеянным пятном и программное обеспечение для обработки изображений. Поверхность образца заранее подготовлена с высоким контрастным случайным рассеиванием пятен.

Управление синхронизацией: синхронизация испытательной машины с системой DSE с помощью триггерного сигнала для обеспечения соответствия механических данных кадрам изображения деформации.

2. Процесс испытаний:

Подготовленный образец устанавливается в компрессорном приспособлении контрольно - измерительной машины Кайла.

Система DSE калибрует образец двумя камерами и устанавливает трехмерное отображение координат.

Установите программу загрузки испытательной машины (например, управление смещением или управление силой) и запустите непрерывный сбор изображений в системе DSE.

Начните испытание на сжатие, и система синхронизирует изображения нагрузки, смещения и последовательности поверхности образца.

После испытания последовательность изображений обрабатывается с помощью программного обеспечения DSE для расчета трехмерного смещения и поля деформации всего поля.

- Да.

Точный количественный анализ эволюции деформации

Визуализация полной деформации:

Поле смещения: получение вектора смещения точек поверхности образца в трехмерном пространстве, визуальное отображение общего искажения, локального сгибания и других явлений в процессе сжатия.

Поле деформации: вычисление облака распределения по всему полю, включая деформацию продольного сжатия (Эпсилон yy), деформацию поперечного расширения (Эпсилон xx, Эпсилон zz) и деформацию сдвига (Эпсилон xy и т. Д.), с четким отображением области локализации деформации.

2. Количественная оценка критических этапов деформации:

Стадия упругости: равномерное распределение поля деформации, макроскопическая деформация и данные о смещении испытательной машины по высоте совпадают, можно точно рассчитать модуль упругости материала.

текучесть и пластический поток: поле деформации имеет локальную концентрацию (например, « полоса сдвига» или « барабанная область»), система DSE может точно захватывать положение начальной точки текучести и процесс эволюции пластической зоны.

Этап разрушения: отслеживание положения зарождения трещины в режиме реального времени, пути расширения и концентрации окружающих деформаций, количественный анализ механизма разрушения.

3. Сопоставление и проверка данных:

Местная деформация, измеренная системой DSE, сравнивается с данными датчика или тензодатчика испытательной машины для проверки ее точности.

Используя данные полного поля, анализируйте влияние геометрической неоднородности образца или дефектов материала на локализацию деформации.

- Да.

III. Преимущества технологии

Высокое пространственное разрешение: Преодоление ограничений традиционных точечных измерений (тензодатчиков), получение информации о деформации в точках данных мегапикселей и захват локальной концентрации деформаций без каких - либо упущений.

Подлинное трехмерное измерение: смещение внутри поверхности (In - plane) и вне поверхности (Out - of - plane) может быть измерено одновременно для сжатых образцов, которые могут иметь изгиб или наклон.

Бесконтактные измерения: избегайте помех, создаваемых контактными датчиками для образцов (особенно гибких или малогабаритных), и применяются в условиях высоких и низких температур.

Динамическая эволюционная запись: полная запись всего процесса деформации, поддерживающая ретроспективный анализ состояния деформации в любой момент времени.

Бесшовная интеграция с контрольно - измерительной машиной Кайла: обеспечивает строгую синхронизацию механических данных с оптическими измерениями, обеспечивает анализ многомерной корреляции нагрузки - деформации - времени.

- Да.

IV. Применительная ценность

Инверсия параметров структуры материала: обеспечивает высокоточный вход для идентификации параметров материала на основе данных полного поля.

Исследование механизма отказа: точное определение происхождения разрушения, количественный анализ эволюции повреждения.

Проверка имитационной модели: предоставление подробных данных о полной деформации для численного моделирования, такого как анализ конечных элементов (FEA), для проверки и коррекции модели.

Технологическая и структурная оптимизация: оценка слабых мест в производительности материала или конструкции при сжатой нагрузке, руководство по оптимизации конструкции.

- Да.

заключение

В сочетании с трехмерной системой измерения полной деформации DSE и испытательной машиной Кайла была построена точная и эффективная платформа для анализа деформации сжатия материала. Эта технология не только обеспечивает богатую информацию о поле деформации, которая выходит далеко за рамки традиционных методов, но и более динамически и количественно раскрывает полную эволюцию материала от деформации до разрушения, обеспечивая мощные средства тестирования для материаловедения, механических исследований и инженерных применений.