DIC技术用于多种薄膜结构复合材料变形/损伤表征与分析

复合材料具有非均匀性和各向异性的性质，导致其受载后会产生复杂的变形行为，传统的测量技术无法准确/全面地捕捉到这些行为。

数字图像相关（DIC）技术作为一种实用且有效的物体表面变形测量工具，已广泛应用于测量复合材料的变形和损伤行为，在测量复合材料变形行为方面具有显著的优势。

使用DIC技术对复合材料进行力学性能测试时，其优势包括以下几个方面：

DIC技术用于复合材料力学性能测试优势

1）前期准备工作简单，测量装置易于搭建；

2）数据采集简单，是全数字化的，使用CCD相机和CMOS相机即可记录图像：

3）只需要使用普通的冷光光源进行照明即可，不需要相干光照明；

4）非接触全场测量，不会对被测试验件表面的变形情况造成破坏，这对于变形情况复杂的复合材料来说十分重要。

复合材料结构类型多样，包括层合板结构、三维编织增强结构、连续长纤维单向增强结构等。DIC测量技术作为一种非接触测量手段，广泛应用于复合材料结构变形和损伤测试中。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，能够直观、完整地描绘出应力集中区域、应变梯度变化，复合材料（层合板、编织复合材料等）不同铺层方向或材料区域间的应变差异，这对于评估结构的完整性、失效风险和优化设计至关重要。

DIC技术在复合材料测试中的应用

在复合材料力学性能测试中，新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，适用于各种环境条件下的力学性能测试，如拉伸、压缩、弯曲、剪切等，可以连续、全面地测量复合材料在受力过程中的变形和应变情况，从而准确获取其力学性能数据。

复材编织物拉伸应变测量

针对三维编织复合材料受载时应变场不均匀，试样表面较小区域的应变数据不能真实反映材料的整体变形等问题，通过试样无缺口拉伸试验，采用XTDIC三维全场应变测量系统进行测试分析。

研究结果表明，三维编织复合材料受载时应变场分布是不均匀的，且变形量差异较大；非接触式三维全场应变测量可以准确反映被测试样的全场应变，为三维编织复合材料的力学性能测试提供准确的应变数据。

复材镂空结构夹心模型拉伸应变测量

复合材料等镂空结构因其卓越的强度重量比、损伤容限和结构效率，已成为航空航天、汽车和先进工程应用中的变革性解决方案。镂空结构通过结合轻量化设计与各向同性力学性能，以保证优异的抗拉强度和重量比。

XTDIC三维全场应变测量系统，可以测试复材镂空结构表面任一位置多方向的应变变化，应变值随着拉伸载荷的增加而增大，整体应变场分布以及厚度减薄率，局部应变集中与镂空结构交织位置密切相关，测试数据有助于理解拉伸载荷下复材镂空结构的损伤过程和失效机理。

X方向应变

Y方向应变

厚度减薄率

3D打印复材结构件拉伸实验

传统连续碳纤维复合材料制造工艺存在效率低、成本高及复杂结构成型困难等问题，而3D打印技术凭借高自由度、低损耗等优势成为新兴解决方案。然而，打印路径与纤维含量对复合材料力学性能的协同影响机制尚不明确。

通过3D打印复材结构件轴向拉伸试验，XTDIC三维全场应变测量系统分析拉伸过程的位移场以及应变场，塑性变形以及弹性模量，为3D打印复合材料的工程应用提供试验依据与理论支撑。

X方向位移

Y方向位移云图

不同对角处的拉伸线应变

粗线条编织物拉伸应变测量

粗线条编织复合材料，基于空间中的特殊织造结构，使其成为一个整体，从而极大地增强了面外性能，其应用范围已经由非主承力部分推广到主承力部分。

试验研究是表征编织复材力学性能的最准确、最直接的方式。非接触式DIC全场应变测量技术，可以准确反映被测试样的全场应变，为编织复合材料的力学性能测试提供准确的应变数据，试验数据是开展组分性能、编织工艺、有限元分析的基础。

X方向位移云图

Y方向位移云图

X方向应变云图

Y方向应变云图

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，适用于表面脆弱、高温、低温、微小结构、曲面或难以接触的区域。对于复合材料，尤其是一些表面处理敏感或结构复杂的部件非常有利。

XTDIC三维全场应变测量系统的分辨率，远高于离散应变片的布点密度，能够精细捕捉复合材料中微小的特征（如单层、纤维束、界面附近）引起的局部应力变化，以及钻孔边缘附近的高应力梯度区，这对于精确评估应力集中和潜在失效点非常关键，特别适合需要大量数据或进行参数研究的试验场景。