虛擬應(yīng)變片基于數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)算法,并非實(shí)體傳感器。系統(tǒng)對(duì)加載前后的圖像進(jìn)行高精度位移/應(yīng)變計(jì)算,在試樣表面任意位置生成“虛擬測(cè)點(diǎn)”,可實(shí)時(shí)或后處理提取應(yīng)變與位移結(jié)果。
復(fù)合材料因其高強(qiáng)度和輕質(zhì)特性,在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)并確保材料的可靠性,工程師們通常依賴計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)模擬來(lái)預(yù)測(cè)復(fù)合材料在彎曲載荷下的力學(xué)行為。然而,CAE模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性需要通過(guò)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證。此次測(cè)試的目標(biāo)是通過(guò)彎曲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CAE模擬的準(zhǔn)確性。
為了測(cè)量復(fù)合材料在屈曲過(guò)程中的應(yīng)變分布,測(cè)試團(tuán)隊(duì)選擇了海塞姆單目三維視頻引伸計(jì)。試驗(yàn)中,復(fù)合材料試樣被安裝在壓縮試驗(yàn)機(jī)上,并逐漸施加載荷,直至屈曲發(fā)生。海塞姆單目三維視頻引伸計(jì)利用單目相機(jī)對(duì)試樣表面進(jìn)行連續(xù)拍攝,通過(guò)數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)技術(shù),對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理,計(jì)算出表面的三維應(yīng)變分布。
為了準(zhǔn)確測(cè)量氮化硅立柱復(fù)合材料在壓縮過(guò)程中的應(yīng)變分布,測(cè)試團(tuán)隊(duì)采用了海塞姆單目三維視頻引伸計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先,將氮化硅立柱復(fù)合材料試樣安裝在壓縮試驗(yàn)機(jī)上。海塞姆單目三維視頻引伸計(jì)通過(guò)單個(gè)相機(jī),對(duì)試樣在壓縮過(guò)程中的表面形變進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
玻璃纖維材料的拉伸測(cè)試中,采用了海塞姆單目三維視頻引伸計(jì)。測(cè)試前,將試樣夾持在拉伸試驗(yàn)機(jī)上,海塞姆單目三維視頻引伸計(jì)通過(guò)單目相機(jī)捕捉玻璃纖維試樣在拉伸過(guò)程中的表面形變。設(shè)備通過(guò)數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)技術(shù)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析,實(shí)時(shí)計(jì)算出試樣的應(yīng)變分布。
電抗器振動(dòng)測(cè)試中,客戶需要精確測(cè)量電抗器在不同工作條件下的振動(dòng)頻率和振幅,特別是關(guān)注其表面的應(yīng)變分布。由于電抗器的體積較大,且測(cè)試環(huán)境復(fù)雜,傳統(tǒng)的接觸式傳感器可能無(wú)法提供全面、精確的數(shù)據(jù),因此需要一種非接觸式、具備高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力的測(cè)量設(shè)備。
霍普金森沖擊測(cè)試在測(cè)試小尺寸試樣時(shí),要求設(shè)備具備高精度、高速響應(yīng)能力,以確保捕捉到試樣在極短時(shí)間內(nèi)的應(yīng)變變化。然而,傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量設(shè)備在處理小試樣和高速動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí),通常需要復(fù)雜的多相機(jī)系統(tǒng),這不僅增加了設(shè)備成本,還對(duì)實(shí)驗(yàn)室空間和設(shè)備布置提出了更高的要求。
壁板彈丸試驗(yàn)中,客戶需要精確測(cè)量壁板在彈丸沖擊下的瞬態(tài)變形和應(yīng)變分布。由于沖擊瞬間產(chǎn)生的應(yīng)變速率極高,測(cè)量設(shè)備不僅需要能夠?qū)崟r(shí)捕捉高速動(dòng)態(tài)過(guò)程,還需提供全場(chǎng)應(yīng)變數(shù)據(jù),以便全面分析壁板的變形行為。
?在螺旋槳槳葉的疲勞壽命驗(yàn)證中,傳統(tǒng)應(yīng)變片測(cè)試往往受限于曲面安裝困難、布線復(fù)雜以及長(zhǎng)期振動(dòng)導(dǎo)致的信號(hào)衰減等問(wèn)題,難以實(shí)現(xiàn)全面、穩(wěn)定的應(yīng)變測(cè)量。為此,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了虛擬應(yīng)變片模式(Virtual Strain Gauge, VSG),在不改變?cè)囼?yàn)布置的前提下,實(shí)現(xiàn)了對(duì)槳葉表面的多點(diǎn)同步應(yīng)變監(jiān)測(cè)與壽命評(píng)估。