微结构变形场DIC观测检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-28  

本文围绕微结构变形场DIC观测检测展开,阐述其检测项目、范围、标准及仪器,涵盖应变、位移、温度耦合等多维度测量要点,为材料与构件变形行为分析提供专业技术参考。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

表面应变测量:通过数字图像相关算法计算试样表面二维应变场,适用于金属、复合材料等变形分析。具体参数:应变测量范围±10%~±5000με,空间分辨率≤0.01mm,应变精度±0.5%FS。

三维位移场获取:基于双目或多目视觉原理重建试样表面三维坐标,实现变形过程的三维动态追踪。具体参数:位移测量范围0~50mm,位移分辨率≤0.001mm,采样频率≤1000Hz。

应变率测量:捕捉快速变形过程中的应变随时间变化率,用于冲击、爆炸等动态加载场景分析。具体参数:应变率测量范围10^-3~10^4 s^-1,时间分辨率≤1ms。

温度-应变耦合测量:同步采集试样表面温度场与应变场数据,分析热-力耦合作用下的变形行为。具体参数:温度测量范围-50℃~300℃,温度分辨率≤0.5℃,温漂影响≤0.1%FS。

局部变形细节解析:针对微小区域(如焊缝、裂纹尖端)的高放大率变形观测,揭示微观变形机制。具体参数:视场范围5mm×5mm~50mm×50mm,放大倍数≤50倍,细节分辨率≤0.005mm。

多轴变形测量:同时监测拉-压、弯-扭等多工况下的复合变形,适用于复杂受力结构的性能评估。具体参数:多轴应变通道数≥8,各向异性应变测量误差≤1%。

动态变形实时追踪:支持高速加载下的变形过程实时采集与显示,满足动态实验的在线分析需求。具体参数:图像采集速率≤5000fps,数据延迟≤5ms。

残余变形评估:加载卸载后试样残余应变的量化测量,用于材料疲劳寿命预测与失效分析。具体参数:残余应变测量精度±0.2%FS,可测最小残余应变≤50με。

裂纹扩展监测:通过标记点或图像特征识别裂纹尖端的动态扩展路径与速率,支持断裂力学参数计算。具体参数:裂纹扩展速率测量范围0.01mm/s~10mm/s,位置定位精度≤0.005mm。

复合材料分层变形分析:针对层合板、纤维增强材料的分层界面变形特征提取,评估界面结合强度与失效模式。具体参数:分层界面识别厚度≤0.1mm,层间位移测量精度±0.002mm。

检测范围

金属材料:包括铝合金、钛合金等,用于结构件、连接件的变形行为分析,评估材料在静载、动载下的力学性能。

复合材料:碳纤维增强树脂(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)等,分析层合结构、编织结构的变形协调性与损伤演化。

高分子聚合物:聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等薄膜或板材,研究蠕变、应力松弛等粘弹性变形特性。

生物医学材料:钛合金骨支架、聚乳酸(PLA)人工关节涂层,评估植入体在体内环境中的变形适配性。

航空航天部件:飞机机翼蒙皮、火箭发动机燃烧室,检测高温、高压环境下的结构变形与应力集中。

精密机械零件:齿轮、轴承、涡轮叶片,分析装配精度、疲劳变形对传动性能的影响。

电子器件封装:芯片封装结构、PCB板焊点,监测热循环下的界面变形与可靠性。

地质样品:岩石断层、土壤颗粒集合体,研究地质构造运动中的微破裂与变形累积过程。

能源材料:锂离子电池极片、光伏组件背板,评估充放电循环或温度变化引起的膨胀收缩变形。

纺织材料:碳纤维编织物、芳纶纤维复合纱线,分析编织结构在拉伸、弯曲时的变形均匀性。

检测标准

ASTM E3291-21:JianCe Test Method for Digital Image Correlation (DIC) Measurements of Surface Deformation in Materials Testing,规定了数字图像相关法在材料测试中表面变形测量的试验方法。

ISO 12680-1:2017:Metallic materials — Digital image correlation (DIC) — Part 1: General principles and guidelines,定义了金属材料数字图像相关测试的通用原则与实施指南。

GB/T 38900-2020:无损检测 数字图像相关法,适用于金属材料及零部件的无损检测中数字图像相关技术的应用。

GB/T 16534-2009:精密应变测量 术语,规范了应变测量相关术语,为DIC应变测量提供基础标准依据。

ASTM D5406-14:JianCe Test Method for Determining the In-Plane Modulus of Textile Composites Using Digital Image Correlation,针对纺织复合材料的面内模量测量,规定了数字图像相关法的测试步骤。

ISO 18649:2015:Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of stress-strain characteristics using digital image correlation,规定了硫化或热塑性橡胶应力-应变特性测定的数字图像相关方法。

检测仪器

数字图像采集系统:由高分辨率CCD/CMOS相机、镜头组及光源组成,用于采集试样变形前后的序列图像。在本检测中负责提供高质量的原始图像数据,支持高帧率(≤5000fps)、高分辨率(≥2000万像素)的图像采集。

双目立体视觉测量仪:集成两台同步触发的数字相机,通过视差原理重建三维空间坐标。在本检测中用于实现试样表面三维位移场的精确测量,三维坐标分辨率≤0.001mm。

多通道同步触发控制器:协调相机、传感器、加载设备的触发信号,确保多设备同步工作。在本检测中用于控制图像采集与外部加载(如拉伸、振动)的时间同步,触发延迟≤10μs。

红外热像仪:通过探测物体表面红外辐射实现温度分布测量,与可见光相机同步触发。在本检测中用于同步获取试样表面温度场数据,温度分辨率≤0.5℃,与可见光图像的空间配准精度≤0.1mm。

三维激光扫描仪:采用激光三角测距原理获取试样表面的三维点云数据,支持高精度三维形貌重建。在本检测中用于对DIC测量的位移场进行标定验证,点云分辨率≤0.01mm,扫描速率≤10Hz。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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