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2D数字图像相关性(DIC)

获取有关试样行为和标准应变测量的宝贵附加信息!
ZwickRoell的DIC可使整个试样表面上的局部应变以2D形式呈现出来。

描述 示例 2D/3D差异 试样制备 程序 分析工具 试验机

什么是2D数字图像相关性?

2D数字图像相关性可显示整个可见试样表面的变形和应变。非接触式videoXtens引伸计记录试验期间的图像序列,逐个图像进行比较,并计算预定义平面视场中的位移,其中每个平面都包括指定数量的摄像机像素。该数据用于创建二维彩色应变图,使您能够一目了然地分析试样行为。

2D DIC分析示例

ZwickRoell 2D数字图像相关性(缩写:DIC)为您提供了不同的DIC分析选项,包括:

  • 试样行为的彩色显示可指示不均匀的局部应变和其他特殊特征。
  • 局部应变可以通过切割线和点测量来测定,也可以通过虚拟应变片和虚拟标距长度来测定。
  • 还可以分析有缺口或非均质材料的部件、复杂试样。
  • 验证您的实时应变测量结果。
  • 试验装置误差(例如试样对中不准确)会快速显现出来。

具体应用示例:

  • 高性价比虚拟应变片,用于按照ASTM D5379和ASTM D7078标准进行缺口试样剪切试验(视频链接)
  • 按照ASTM D5766标准进行开孔试样拉伸(OHT)强度试验,并测定孔附近的应力集中
  • FE(有限元)模型验证:通过FE模拟对比位移和应变场
  • 测定应力-应变曲线(真实、技术性)
  • 通过评估断裂点来评估试样失效,例如通过测定断裂点处的局部应变最大值
  • 验证材料的非均质性和识别局部失效

您可以根据需要对分析过程选择各种分析工具和图表显示。

  • Verwendung der kosteneffizienten, virtuellen DMS beim Schubversuch mit gekerbten Probekörpern nach ASTM D 5379 und ASTM D 7078
  • Open-Hole Tension (OHT) Versuch nach ASTM D 5766 mit Bestimmung der Spannungszustände am Loch
  • FE-Modell-Validierung: Vergleich des Verschiebungs- und Dehnungsfelds mit der FE-Simulation
  • Bestimmung von Spannungs-Dehnungs-Kurven (wahre, technische)
  • Beurteilung des Probenversagens durch Auswertung der Bruchstelle, beispielsweise durch Bestimmung eines lokalen Dehnungsmaximums an der Bruchstelle
  • Überprüfung der Heterogenität des Materials und Identifikation von lokalem Versagen 

2D和3D数字图像相关性之间的差异

很多应用都不需要3D DIC。 如果测量表面平坦且在试验过程中没有扭曲、表面没有倾斜,也没有发生明显的横向试样移动,二维DIC分析就足够了。

3D DIC系统用于部件和圆棒试样等的三维测量,该系统需要特殊的硬件和软件。 用于3D数字图像相关性的系统可以通过模块连接到材料试验机。

2D DIC的试样制备

可以将高对比度图案简单快速地喷涂在试样上。

实时应变测量不需要额外标记。 虚拟标距标记通过软件放在现有图案上。

轻松看到更多:ZwickRoell videoXtens系统的2D DIC软件选项

2D DIC选项不需要其他硬件。该软件选项只需与videoXtens结合使用,并扩展了已安装的应变测量系统的功能

使用单个引伸计,即可进行实时应变测量,然后再执行2D DIC分析

ZwickRoell阵列系统不但提供了高分辨率,还提供较大的视场范围。这些系统包括多台摄像机,例如videoXtens 2-120 HP,您可以通过它们在2D DIC模式下轻松看到更多。

完全集成在testXpert III中

2D DIC选项完全集成在testXpert III中。 这就意味着只需一个软件程序,就可以执行实时测量和2D DIC分析。 所有测量值、测试结果和图像均存储在一起,并一起进行管理和评估。 从2D DIC分析获得的应变值可以显示在应力-应变曲线上,并加以评估。 因此,这是一个强大的选项。

此外,还可以通过测试重新运行来产生新的试样,从而完成不同的评估。 这样,便可随时进行评估。

对于2D DIC,图案喷涂在试样上,也可以选择采用无溶剂的方法。 喷涂图案也用于轴向应变测量 – 无需额外的标记。

2D DIC分析过程示例

1.定义掩膜和网格
2.
3.
4. 测试重新运行

1.定义掩膜和网格

通过掩膜轻松定义要分析的图像区域。使用掩膜几何体工具箱(如圆形或多边形),还可以创建不规则掩膜或定义凹槽。您还可以选择使用可以指定不同分辨率的多个掩膜。

有三个非常有用的默认设置可用于定义平面和分辨率,也可以单独选择或调整设置。此外,还可以对与试验轴距离不等的不同平面进行测量,例如,偏置试样就是这种情况。这里,试样平面到试验轴的距离可以单独调整。

2.

这种相关性用于计算平面之间的位移和应变,它使用的是在掩膜中定义的参数。可以为相关性选择性地取消选择诸如试样断裂后记录的图像。

3.

您可以根据需要对分析过程选择各种分析工具和显示器。

在常见分析布局中,色图和图表清晰显示。可以在色图上拖动标距长度等分析工具来进行移动,同时在图表中显示当前值,没有时间延迟!您可以使用时间线来访问试验中的任何时间点,并将分析工具精确应用到重要区域。

4. 测试重新运行

通过testXpert中的测试重新运行选项,单个2D DIC分析工具的结果可与现场测试的测量值结合起来。

通过这些组合,也可以回顾性地重新计算材料特性值。

2D数字图像相关性(DIC):轻松分析

分析工具
创建图形/图表
导出选项

分析工具

2D DIC中的分析工具

  • 測量點:可根據需要將這些測量點置於應變圖中的任何位置。
  • 標距長度或虛擬延伸計:在應變圖上建立兩個點,確定這兩點之間的距離變化。
  • 交叉點:沿直線可直觀地觀察應變的發展。交叉點隨試片而變形。此外,還有一個交叉點堆疊,選定的時間步長將透過它顯示在圖表中,從而顯示交叉點隨時間的發展。
  • 虛擬應變計:對於虛擬應變計,您可以單獨定義其位置、尺寸和角度。此外,還可以將多個虛擬應變計以不同的角度彼此疊放。例如,兩個虛擬應變計可以組合成一個雙軸應變計,測量網格互相垂直。虛擬應變計可以為您節省大量時間和成本。

创建图形/图表

圖形顯示/圖表

以下測量值可以顯示為應變圖和圖表的形式:

  • X方向上的位移
  • Y方向上的位移
  • 局部縱向應變Ɛx
  • 局部橫向應變Ɛy
  • 局部剪切應變Ɛxy
  • 最大標稱應變
  • 最小標稱應變
  • 泊松比
  • 等效 Von Mises 應變

向量圖可以在所有應變圖中顯示,從而顯示主應變方向。

导出选项

匯出選項:

  • 以 .csv 格式匯出單個數據
  • 以 .avi 格式匯出影片
  • 以 .bmp 格式匯出顏色圖/圖表

2D DIC中的切割线有什么特别之处?

有了切割线,应变进程沿试样显示或对角穿过试样显示。切割线随试样而变形。因此,它不是图像的固定部分,而是在整个测试过程中实际跟随试样行为的一条线。

切割线的一个特殊功能是切割线堆栈:所选的时间间隔可以显示在图表中,这样您便可以看到切割线随着时间的发展变化。

什么使得虚拟应变片如此高效?

虚拟应变片非常高效,因为它们为粘贴式应变片提供了具有成本效益的替代方案。 这消除了应用应变片所需的时间。

虚拟应变片极其灵活:位置、尺寸和角度是分别确定的。也可以将其相互堆叠,这样,两个虚拟应变片就可以形成一个双轴应变片,其测量网格彼此垂直。

除了应变片位置的局部应变信息外,2D DIC还提供整个试样的全貌。

矢量图的优势是什么?

矢量图显示主应变方向。 这使得应变条件在整个评估范围内均可见,这样您就能快速全面地了解试样情况。

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