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復合材料的非接觸式三維全場應變測量案例

        復合材料,是由兩種或兩種以上不同性質的材料,通過物理或化學的方法,在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短,產生協(xié)同效應,使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。


       復合材料與傳統(tǒng)材料相比,具有比強度高、質量輕、比模量高、抗疲勞性能好及減振性能好等諸多優(yōu)點。復合材料的各個組成材料在性能上起協(xié)同作用,具有單一材料無法比擬的優(yōu)越綜合性能。因此,復合材料被廣泛用于從普通生活到航空航天的各個行業(yè)中。

        

        復合材料的快速發(fā)展,需要對各種新的復合材料進行力學性能的測量,但傳統(tǒng)的測量手段(傳感器/應變片)已經很難適應復合材料的測量。非接觸式測量方法具有明顯的優(yōu)勢,可以用于復合材料的檢測中。



三維光學測量方法

傳統(tǒng)測量方法(如位移計、應變片、引伸計等)

測量方式

非接觸式測量,不對被測物體造成干擾與影響。

接觸式測量,易打滑,不容易固定,試件斷裂容易破壞引伸計。

測量對象

適用于幾乎所有材質的對象。測量尺寸范圍廣,從幾毫米到幾米。

適用于常規(guī)尺寸對象測量,特殊材料無法測量,小試樣無法測量,大試樣需要多貼應變片。

測量范圍

應變測量范圍:0.01%~2000%。

應變測量范圍:應變片通常小于5%,引伸計小于50%。

環(huán)境要求

環(huán)境要求低,可在高溫、高速、輻射條件下測量。

一般適用常規(guī)條件測量。

測量結果

全場多點、多方向測量,同時獲得三維坐標、三維位移及應變。

單點、單方向測量。三維測量需要多個應變片,效率低。 


下面是我們實驗室用XTDIC非接觸式三維應變測量系統(tǒng)做的復合材料大變形拉伸試驗


復合材料大變形拉伸實驗

變形前試件的有效區(qū)域的尺寸為70×18×4mm。對比試件變形前后的尺寸變化可以發(fā)現(xiàn),試件的中間區(qū)域發(fā)生了不小于400%的大變形。

鋼鋁金屬材料雙向拉伸實驗

實驗目的:測鋼試件、鋁試件拉伸過程中材料的三維全場變形和應變。

實驗設備:萬能拉伸試驗機;非接觸式應變測量系統(tǒng);鋼試件;鋁試件。


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