材料力学测试 | 应变片 VS DIC测量技术应用

材料的力学性能测试，是工程中广泛应用的一种试验，它为机械制造、土木工程、冶金及其它工业部门提供可靠的材料力学性能参数，便于合理地使用材料，保证机器（结构）及其零件（构件）的安全工作。

在新材料研发过程中，力学性能是最重要的物理指标，是材料投入生产和应用不可缺少的检验项目。材料在受力后会产生变形，变形到极限会发生断裂，在负载作用下发生变形和断裂的行为是业内研究的力学行为。力学性能测试一般是对材料进行“拉、压、弯、扭”，试验数据可以描述材料的力学性能。

随着材料应用越来越广泛，材料研究日益受到重视，定量描述材料力学性能的需求也非常迫切。在上个世纪四十年代，美国鲍尔温公司（BLH前身）获得了电阻应变片专利后，应变片才开始进入市场，材料力学性能才开始被应变片逐渐量化。

应变片具有高灵敏度和精度，缺点是偏向于点测量固定方向应变，不能实现全域测量。如果当材料发生较大范围的变形或断裂，或者是一些特殊材料，高温的环境，大型的工程面测量，应变片对这些测量任务都无法胜任。

土木工程结构测试布置多个应变片

为了弥补应变片的缺点，数字图像相关（DIC）技术应运而生，这是一种测量物体表面应变和变形的方法。该方法跟踪物体表面散斑图案的变形过程，计算散斑域的灰度值的变化，从而得到被测物表面的变形和应变数据。

由于DIC技术具有光路简单、环境适应性好、测量范围广以及自动化程度高等诸多优点，已经被广泛应用于土木工程、机械、材料科学、电子封装等许多科学及工程领域。

对于一款测量仪器来讲，精度是非常重要的，通过与应变片测试数据比较案例，DIC设备在应用中的精度一目了然，新拓三维XTDIC测量系统对于材料力学研究试验，是一个很好的选择。

新拓三维XTDIC采用高精度的数字图像相关算法，为研究人员提供非接触式动态全场三维应变及位移测量，在室内室外均可使用，应变测量范围从0.005%—2000%，配合不同的图像采集硬件，测量对象可以从几m²到几十m²，更大测量幅面也可定制，只要能通过拍摄获取高质量图像，即可进行精确的应变与变形测量。

混凝土材料压缩加载

为了研究混凝土结构材料的压缩力学性能，以保证其工程使用性能，改进混凝土材料与结构的设计，采用单轴压缩试验测试其力学性能。

DIC测量VS应变片测量

参数指标：相机（500万像素、35帧）、采集频率3帧；同时与应变片、试验机数据进行对比，观测偏差。

混凝土压缩应变场

XTDIC系统在与应变仪相同的位置进行对比测试，比对测量数据精度

导入应变仪数据至XTDIC系统软件，以时间轴为基础与位移计数值进行比较。

通过以上实验我们可以总结：

XTDIC系统可以获得与应变仪一致的应变测量结果，且XTDIC系统能同时采集某一个点或者某一区域的各个方向的位移和应变，这是应变仪所不具有的测量优势。

除此之外，XTDIC系统还可以应用在哪些领域呢？

材料力学测试

煤岩土木结构测试

工业制造应用

XTDIC系统应用优势

l   非接触测量，不影响变形应变过程测试

l   可直接测量全场应变、位移、变形、形貌、振幅、振动

l   测量范围广，为研究者提供海量数据，数据可反复分析处理，以实现不同研究目的

l   操作简单，测试结果直观形象，不受测试环境限制

l   数据采集可存储，可追溯，可评估

l   可快速测量全过程变形，实现动态测量

l   可在各种复杂环境下测量