数字散斑相关法应用于非接触应变的测量方法

探讨了一种基于数字图像处理技术的非接触式的应变测量方法,称为数字散斑相关法（DSCM）,并用实验验证了方法的可靠性。DSCM有着全场、非接触、高精度、易操作的优点,因此在工程材料测试上有着广泛的应用潜力,从而为光测力学拓展了应用领域,为应变多样化测量展现了新的前景。     

电弧增材制造成形工艺影响因素研究

采用Ti6321A焊丝进行电弧增材制造,研究了焊枪姿态和摆动参数等工艺因素对成形的影响。结果表明,不同的焊枪角度对增材制造焊缝堆焊成形形貌具有显著的影响,当焊枪姿态由推焊变化到拉焊时,焊缝熔宽减小,余高变高,即焊缝表面铺展能力减弱;焊缝熔深在焊枪垂直时达到最大值。焊枪摆动会使增材制造表面呈现纹路特征,纹路之间的宽度直接由摆长参数决定,摆宽对焊缝熔宽有显著影响,呈近似线性关系。     

基于数字散斑应变测量法的薄板各向异性力学性能研究

系统地说明了采用数字散斑相关法研究薄板各向异性的实验方法和数据处理方法,进而对SPCC钢板和AA6061铝板的各向异性及其演化规律进行了研究。结果表明:散斑应变测量法是一种获取薄板力学性能的有效手段,其最大优点在于能够获得变形过程中的整体应变场,这是研究复杂加载条件下材料力学性能的关键;对于SPCC钢板,其流动应力的各向异性并不严重,但全量和增量形式的Lankford系数(r值和r′值)均表现出了明显的各向异性,且其值随着变形的增加而逐渐降低,这与传统的采用引伸计进行应变测量时只能获得恒定的Lankford系数不同;对于AA6061铝板,其流动应力和r值的各向异性均不明显,但与轧制方向成不同角度试样的伸长率表现出了明显的差异,并且流动应力的加工硬化速率和r′值在拉伸真实应变处于0.15～0.20时出现了剧烈的波动;随着变形的增加,两种薄板应变的各向异性都逐渐增强,SPCC钢板增强得更为明显。     

AA5052板材准静态/动态平面应变成形极限试验研究

为建立磁脉冲辅助冲压成形(EMAS)工艺的有效性,采用准静态平面应变预拉伸和动态磁脉冲成形相结合的方法对5052-O铝合金板材的准静态/动态平面应变状态复合成形极限进行了试验研究.结果表明:准静态/动态复合加载过程能显著改善该铝合金板材的室温成形性;准静态/动态平面应变复合成形极限比准静态平面应变成形极限有显著提高,相似或者略高于完全磁脉冲平面应变成形性,且随着准静态预应变水平的增加,准静态/动态复合变形成形极限变化不大.预变形的存在不会削弱复合成形过程的极限变形能力.     

数字散斑相关法在陶瓷材料准静态破坏 行为研究中的应用

研究了引入高精度数字散斑相关法光学测量技术对A９５ 陶瓷材料在准静态压缩试验中的变形过 程,得到了该材料在压缩变形过程不同时刻的试件表面的全场位移分布,推导出应力应变曲线与材料的本构 关系。与传统方法相比较,数字散斑相关法所具有的非接触、高精度、全场测量等特点,避免了人为干扰,可 以对试件表面全场的变形进行研究。     

数字散斑相关法在高聚物领域中的应用

高聚物广泛地应用于人类生产和生活等各个领域，其力学性能研究在材料、工程结构的优化设计中起着重要的作用．数字散斑相关法(DSCM)是一种光测实验力学方法，该方法具有测量环境要求低、可直接测取位移和应变信息及细观结构、便于实现测量自动化等优点。文中综述了数字散斑相关法在高聚物领域中的应用。     

数字散斑相关方法在木材科学中的应用及展望

随着现代光电子和计算机技术的发展以及数字图像处理理论的深入，数字散斑相关方法（DSCM）迅速成为实验力学领域一种重要的测试方法。文章介绍了DSCM的基本原理，并对其在木材科学领域的应用进行了综述，包括在木材常规力学测试和木材断裂、微观力学以及复合材料力学测试等方面的应用及一些新的成果。最后根据木材材料的特点, 对DSCM在木材科学上的进一步应用提出了几点建议。     

变形测量中的数字散斑相关方法

在对数字散斑相关方法进行理论分析的基础上,导出了测量物体表面变形场的一般过程,并根据以上理论设计、搭建了系统的软件和硬件。初步的实验结果表明,该方法是一种实用的快速、高精度的位移、应变测量方法。     

基于图像相关法测量板料无载荷动静应变的研究

提出了一种利用数字图像相关法和单目视觉技术相结合的方法,实现了对板料进行全场平面应变测量。研究了基于数字图像相关法计算应变的算法,通过实验测量板料在无载荷工况下的静态和动态形变,实验结果表明采用数字图像相关法测量静态应变,最大平均误差0．004mm/50mm,动态应变最大平均误差0．015mm/50mm,此实验方法揭示了单目视觉技术对测量应变精度影响的规律,验证了数字图像相关法测量应变的可行性。     

基于光固化增材制造技术的陶瓷成形方法

目的 利用光固化增材制造技术成形复杂形状陶瓷零件。方法 以光敏树脂和陶瓷粉体混合得到氧化铝和氧化硅陶瓷浆料,浆料固体含量体积分数均超过55%。采用基于数字光处理技术的光固化增材制造设备,设计了一种栅栏式刮刀,可实现打印过程中高固含量浆料的均匀涂层和搅拌。光源波长为405 nm,面光源像素尺寸为50 μm,最小分层厚度为10 μm。在5 mW/cm2光强下分层曝光,分析在不同粉体的浆料固化性能,得到陶瓷坯体,经过脱脂烧结,完成陶瓷成形。结果 氧化硅浆料的透光性明显强于氧化铝浆料,氧化铝浆料的临界曝光强度更容易引发固化反应,测试件最小壁厚为0.2 mm,最小可成形孔为0.1 mm,并对氧化铝齿轮、螺钉、镂空摆件及氧化硅陶瓷型芯等复杂结构的陶瓷零件进行了验证。结论 基于光固化成形的增材制造可以实现高精度的复杂陶瓷零件成形,对拓展陶瓷成形方法具有重要意义。     

数字散斑相关技术在微结构平面运动测试中的应用

微结构是微器件或微系统的基本组成部分,对其运动特性的测试有助于对器件或系统的性能和稳定性进行评价．为此,针对频闪成像技术获得的微结构运动图像序列,对数字散斑相关技术应用于微结构平面运动特性测试的实现方法进行了探讨,采用梯度法实现全局刚性位移的精确测量,并作为牛顿迭代法的初值进行区域变形量的提取。具有较高的计算效率SiCRF微谐振器平面运动特性测试实验表明,微结构平面刚性位移测量的分辨率和偏差分别能够达到1／100像素和1／20像素,区域变形信息提取的有效性也得到了初步验证．     

基于数字散斑相关方法的VCM深冲钢板力学性能评价

目的针对VCM深冲钢板各组分材料在变形过程中很难达到屈服和破坏的同步,材料很容易在附加应力的作用下沿薄弱方向产生失效乃至断裂的问题,研究在外加及内在因素影响下材料的变形机理和变形过程。方法采用数字散斑相关方法对VCM深冲钢板及其组分材料的力学性能进行研究。引入偏离系数、影响系数、梯度系数来计算VCM深冲钢板及其组分材料之间的关系,获取试样拉伸过程中三维变形的几何数据。结果得到了VCM深冲钢板及其组分材料的抗拉强度、弹性模量、上屈服强度、最大力下总伸长率和断后伸长率,其中,深冲基板影响系数达到2.582,影响最小的是最大力下总伸长率,影响系数为0.806。通过XJTUDIC系统检测并分析获得了x和y方向的位移值、应变值和最大主应变值。结论增加VCM薄膜后,VCM深冲钢板的应力应变能力有所提高,VCM薄膜最大应变值为91.632%,深冲基板最大应变值为40.068%,VCM深冲钢板的最大应变值为41.632%,其力学性能介于深冲基板和VCM薄膜力学性能之间。     

铝合金 2A16 板材成形极限研究

目的掌握硬铝合金在温热条件下的成形性能变化规律。方法采用结合半球凸模胀形和椭圆液压胀形的复合试验法进行了FLD试验,用最小二乘法拟合试验数据,建立了成形极限预测模型。结果试样均在凸模顶端或附近发生破裂,在室温下网格保持较小的圆形,在210℃和300℃下网格被不同程度的拉长和变大,温度对铝合金2A16的成形性能影响很大,随温度升高,成形极限曲线上移。结论复合胀形试验法具有较高的可靠性与准确性;铝合金2A16在高温下成形性能更好;预测模型较好地表述了极限应变值与温度的关系,根据模型可快速得出FLD。     

Full-Field Strain Rate Measurement by White-Light Speckle Image Correlation

Abstract:  This paper explains a numerical procedure to process sequences of digital images and to return a full-field evaluation of the strain rate. The processing procedure is based on a nonlinear least squares fitting performed globally, on the whole image, and simultaneously on several images. The use of a highly optimised code allows the analysis of long sequences in a few minutes. The results of calculations are presented as movies built by blending the colour maps of the measured strain field with the specimen pictures used in the correlation procedure. Our application is focused on studying the plastic behaviour of metals and, in particular, on highlighting any transient phenomena that might occur during yielding and strain-hardening phases on thin sheets used in the manufacture of sheet metals. A typical example for such phenomena is the Portevin-Le Châtelier effect, a repetitive yielding of alloys during plastic deformation.     

AZ31 镁合金板材气体胀形的模拟及成形极限的预测

建立了300℃下AZ31镁合金板材气体胀形实验方法的有限元模型,并对板材胀形过程进行了仿真分析。基于板材应变历史分析,以二阶主应变转折点作为判别准则,预测了板材成形极限应变。通过模拟结果与实验结果的对比,分析解释了不同尺寸试样的变形情况。     

Strain Measurement of Nickel Thin Film by a Digital Image Correlation Method

Abstract:  Digital image correlation is a whole-field and non-contact strain-measuring method. It provides deformation information of a specimen by processing two digital images captured before and after the deformation. To search the deformed images, a hybrid genetic algorithm, in which a simulated annealing mutation process and adaptive mechanisms are combined with a real-parameter genetic algorithm, is adopted. This method is used to measure the strain during the microtensile testing of nickel thin film. In addition to the conventional single region, a double region in which the strain is inferred from the distance change of two regions is proposed to calculate the strain by digital image correlation. The results indicate that while the strain values obtained by single-region method are reasonable, those obtained by the double region method are more accurate. Moreover, the mechanical properties of nickel thin film could be obtained.     

镁合金板材成形极限图(FLD)的实验研究

首次利用电蚀网格法,在BCS-30D板材成形性试验机上进行镁合金板材成形实验,利用先进的ASAME自动应变测量系统进行应变测量分析,测试镁合金板材的成形极限图(FLD).实验表明,室温下AZ31B镁合金冷轧态板材的力学性能和冲压性能不佳,难以完成成形极限图的测试,不具备成形加工能力;热轧态镁合金板材具有一定的塑性和成形性能,并测试了其成形极限图.成形极限曲线FLC的测试对制订镁合金板材的冲压成形工艺提供了理论依据.     

铝合金增材制造技术研究进展

铝合金广泛的应用市场和增材制造快速成形的优势,使铝合金的增材制造技术成为研究的热点之一。从铝合金增材制造技术的角度出发,总结了国内外铝合金增材制造所使用的不同工艺方法,比较了各种方法的研究现状和最新成果,并且重点总结了铝合金增材制造的成形控制问题,对铝合金增材制造技术未来的研究热点和发展方向提出了预测。     

An Evaluation of Digital Image Correlation Criteria for Strain Mapping Applications

Abstract:  The performance of four digital image correlation criteria widely used in strain mapping applications has been critically examined using three sets of digital images with various whole-field deformation characteristics. The deformed images in these image sets are digitally modified to simulate the less-than-ideal image acquisition conditions in an actual experiment, such as variable brightness, contrast, uneven local lighting and blurring. The relative robustness, computational cost and reliability of each criterion are assessed for precision strain mapping applications. Recommendations are given for selecting a proper image correlation criterion to efficiently extract reliable deformation data from a given set of digital images.