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风电叶片单/双轴测试及其全场三维变形分析

胡雪兵 , 周华飞 , 汪小平 , 秦良忠

玻璃钢/复合材料

进行了风电叶片单/双轴静载试验,采用数字图像相关技术监测其全场三维变形.结果表明,在各荷载工况下,风电叶片的三维位移分布具有良好规律,应变分布则无明显规律.在三个方向位移中,平面外位移远大于平面内位移.单/双轴荷载作用下,风电叶片三维位移存在显著差异,且位移差值随加载等级增大而增大.在风电叶片全场范围内,双轴荷载作用下的挥舞方向位移大于同级单轴荷载作用下的挥舞方向位移.在叶根至74%叶长(100cm)区段内,双轴荷载作用下的摆振方向位移大于同级单轴荷载作用下的摆振方向位移;而在74%叶长至叶尖区段内,则反之.在叶根至41%叶长(55cm)区域内,单双轴各工况下的展向位移几乎接近于0;而在41%叶长至叶尖区域内,双轴荷载作用下的展向位移大于同级单轴荷载作用下的展向位移.

关键词: 风电叶片 , 数字图像相关 , 静载 , 全场 , 三维变形

应用数字图像相关方法测试航空复合材料的弹性常数

吉建民 , 陈金龙 , 郭广平 , 陈新文 , 王翔

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.10.014

通过数字图像相关方法对三种航空复合材料的弹性常数进行了测试.通过对DICM理论分析,依据ASTM标准提出合理的测试方案使得DICM的应变测试精度达到25με,满足航空复合材料测试要求.同时应用DICM和电测法对比测试了三种不同航空复合材料的弹性常数,实验结果表明这两种方法得到的实验结果相对误差较小,应力-应变曲线基本重合,DICM能够很好地反映航空复合材料的应变响应和精确测试其弹性常数.

关键词: 数字图像相关 , 航空复合材料 , 弹性常数 , 应变测试精度

基于DIC的预应变下铜/铝复层板各向异性性能检测与研究

孙涛 , 梁晋 , 郭翔 , 李磊刚 , 任茂栋

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.014

基于数字图像相关法(DIC)与双目视觉技术,提出并实现了一种用于爆炸焊接制备的铜/铝复层板全场三维应变测量的方法.为了验证该方法的可行性,进行了Q235钢拉伸实验,将DIC法与引伸计变形测量结果进行了对比.应用DIC法对预应变下的复层板各向异性进行了性能检测与研究.结果表明:数字图像相关法的应变测量精度高于0.5%,与引伸计所测结果基本相当;随着预应变量的增加,复层板料力学参数的各向异性先增强后减弱;塑性应变比、应变硬化率的变化与预应变量和加载方向密切相关;板料轴向应变与宽向应变间的线性关系也受预应变与加载方向的影响.

关键词: 数字图像相关法 , 应变测量 , 铜/铝复层板 , 各向异性 , 预应变

NiCr/ZrO_2功能梯度复合材料中混合型准静态裂纹启裂的数字散斑相关方法实验研究

金鑫 , 吴林志 , 孙雨果 , 果立成 , 于红军

复合材料学报

采用粉末冶金方法制备出NiCr/ZrO_2功能梯度材料FGMs. 通过2种断裂试件研究了材料梯度对混合型断裂行为的影响(FGM-A试件, 裂纹位于试件的弹性模量较大一侧;FGM-B试件, 裂纹位于试件的弹性模量较小一侧). 对2种断裂试件在非对称载荷下进行准静态断裂实验, 并利用数字散斑相关方法测得Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子. 结果表明: FGM-A的裂纹的开裂角小于FGM-B的开裂角;FGM-A的弹性梯度对静态裂纹有保护作用;弹性模量的梯度变化和裂尖局部材料的断裂韧性会影响混合型裂纹的启裂.

关键词: 功能梯度材料 , 混合型裂纹 , 数字散斑方法 , 应力强度因子 , 断裂韧性

基于数字图像相关方法的复合材料层间剪切性能研究

郝文峰 , 郭广平 , 陈新文 , 王翔 , 张悦

玻璃钢/复合材料

层间剪切强度是评价复合材料层合板层间力学性能的一项重要指标.首先,按照ASTM D 2344开展了复合材料层合板短梁剪切试验,研究了CCF300/5228复合材料层合板层间剪切性能.其次,基于数字图像相关方法得到了不同载荷作用下层间全场位移和应变分布.最后,利用ABAQUS建立了复合材料层合板有限元模型,分析了复合材料层合板层间位移及应变分布,并与数字图像相关计算结果进行了对比.研究表明,数字图像相关方法试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性.数字图像相关方法能够实时监测层合板层间应变分布,进而预测层间剪切破坏位置,为复合材料层间剪切性能研究提供有效的全场应变监测手段.

关键词: 复合材料层合板 , 层间剪切性能 , 数字图像相关 , 全场变形 , ABAQUS

循环加载下复合材料胶接面变形与破坏实验研究

杨志 , 卢博远 , 吕智慧 , 李志远 , 王雅瑞 , 周伟

玻璃钢/复合材料

复合材料胶接结构损伤变形和演化行为的实时表征对其服役的安全性和可靠性评估具有重要的意义.结合数字图像相关(Digital Image Correlation,简称“DIC”)和声发射(Acoustic Emission,简称“AE”)技术,研究循环拉伸加载条件下复合材料单搭接界面的损伤变形与破坏行为.依据单向拉伸失效载荷均值,取准静态破坏载荷的70%和80%分别进行循环拉伸加载实验.通过不同阶段复合材料胶接界面的损伤变形场、应变场信息及演化过程中获取的AE信号,分析循环加载下复合材料单搭接界面损伤破坏的力学机制与实时变形和AE特征信号的对应关系.结果表明,复合材料单搭接试件损伤破坏的实时微位移场特征和AE相对能量、撞击累积数及幅度谱等反映了胶接界面微裂纹的萌生及扩展行为.随应力水平的升高,复合材料单搭接试件破坏前的循环次数呈递减趋势.

关键词: 循环加载 , 复合材料胶接头 , 声发射 , 数字图像相关 , 损伤演化

碳纤维编织复合材料损伤变形与破坏实验研究

卢博远 , 赵静 , 韦子辉 , 周伟

玻璃钢/复合材料

通过对碳纤维编织复合材料的拉伸实验,利用声发射技术(Acoustic Emission,简称“AE”)和数字图像相关(DigitalImage Correlation,简称“DIC”)方法研究碳纤维复合材料的损伤演化规律.通过采集试件在拉伸过程中的声发射信号、损伤变形与应变场信息,分析碳纤维编织复合材料的力学加载、变形场和声发射特征参数的关系.结果表明复合材料的位移场、应变场信息以及AE信号特征参数能良好地描述复合材料在拉伸状态下的损伤累积和破坏过程.在加载前期,以40~60 dB低幅度信号为主;随着载荷增加,撞击累计数急剧升高,高幅度、高持续时间信号增多.通过DIC测得的位移场和应变场信息,发现对于相同的载荷增量,加载方向的位移和最大拉应变呈先增加后减小的趋势.

关键词: 碳纤维编织复合材料 , 声发射 , 数字图像相关 , 损伤演化

基于DIC谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端位移应变场测量

高红俐 , 刘欢 , 齐子诚 , 郑欢斌

兵器材料科学与工程

为测量谐振式疲劳裂纹扩展试验中紧凑拉伸(compact tension,CT)试件在高频正弦交变载荷作用下裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律,提出基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法和数字化高速摄像技术相结合的动态位移和应变场测量方法.用数字化高速摄像设备采集正弦交变载荷作用下系列CT试件数字散斑图像,用DIC方法计算每幅图像裂纹尖端区域位移和应变场,选取裂纹尖端区域特征点,采用最小二乘正弦拟合方法,求出其正弦规律的变化曲线及振幅、相位、平均载荷等特征量,将拟合出的应变或位移正弦曲线和所对应的系列散斑图像进行匹配,得到一个应力循环内特征位置的图像及其相应位移及应变场,研究其变化规律.采用动态高精度应变仪测量CT试件在一个应力循环内裂纹尖端点的应变值.实验结果表明,DIC应变测量最大误差为4.12%,该方法具有理论意义和应用价值.

关键词: 数字图像相关 , 高速摄像 , 疲劳裂纹 , 位移、应变场 , 高频谐振载荷

数字图像技术在航空铝合金形变测量中的应用?

陈亚军 , 孙胜洁 , 洪建国 , 白云

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.20.030

利用DIC(Digital image correlation)非接触全场应变测量系统分析2024铝合金板材静态拉伸应变场。对散斑质量参数、图像采集系统参数进行正交试验优化。优化结果表明,影响散斑质量的主次因素及最优结果分别为:散斑半径0.02 in,散斑密度50%,散斑分布随机性69%;影响图像采集系统的主次因素及最优结果分别为:子集大小59个像素,步长值12个像素,相机间的角度20~25°,光圈值5.6~8。采用该优化参数测量无孔及不同开孔尺寸铝合金板材静态拉伸应变场。首先,对无孔试样裂纹两侧取点,研究裂纹扩展趋势,判定裂纹源及相应载荷。其次,研究长短轴之比及开孔面积对力学性能的影响,并沿孔径方向取点,分析局部应变情况。研究表明,越靠近开孔位置,应变越集中。减小开孔面积,降低开孔的长短轴之比,可以有效降低试样的应变集中系数,延长使用寿命。最后,对比分析非接触测量方法、引伸计法及Patran建模仿真方法试验结果。

关键词: 数字图像相关 , 正交试验 , 应变场 , 有限元模拟

数字图像相关技术在应力应变测量中的发展与最新应用

张顺庆 , 高晨家 , 张龙

影像科学与光化学 doi:10.7517/j.issn.1674-0475.2017.02.193

在现代材料的应力应变测量中,数字图像相关测量法具有非接触、全场性、对实验条件要求低、精度高等优点,是一种有效、实用的应力应变测量方法,被广泛的应用于实验力学及其他学科领域.本文综述了数字图像相关技术在材料应力应变方面的发展;将数字图像相关技术与其它测量技术进行了比较;介绍了数字图像相关技术的系统结构与相关算法、搜索方法;最后列举了数字图像相关技术在材料应力应变中的最新应用和新产品.

关键词: 数字图像相关 , 亚像素匹配 , 相关算法 , 应变测量

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