江西全场数字图像相关应变与运动测量系统

在材料力学性能评估、结构可靠性验证的科研与工业场景中，应变测量始终是关键技术支撑。传统接触式测量依赖应变片、引伸计等器件的物理接触，不仅易干扰测试载荷分布、损伤精密样品，更受限于 "单点采样" 的先天缺陷，难以捕捉复杂结构的全场变形规律。随着制造对测试精度的要求迈入微米级甚至纳米级，光学非接触应变测量技术凭借其独特优势实现跨越式发展。研索仪器科技（上海）有限公司（ACQTEC）深耕该领域十余年，以数字图像相关（DIC）技术为关键，构建起覆盖多尺度、全场景的测量解决方案体系，成为连接国际先进技术与中国产业需求的桥梁。光学应变测量可以间接推断出物体内部的应力分布，为材料力学性能研究提供了重要数据。江西全场数字图像相关应变与运动测量系统

金属应变计是一种用于测量物体应变的装置，其实际应变计因子可以从传感器制造商或相关文档中获取，通常约为2。由于应变测量通常很小，只有几个毫应变（10⁻³），因此需要精确测量电阻的微小变化。例如，当测试样本的实际应变为500毫应变时，应变计因子为2的应变计可以检测到电阻变化为2(50010⁻⁶)=。对于120Ω的应变计，变化值只为Ω。为了测量如此小的电阻变化，应变计采用基于惠斯通电桥的配置概念。惠斯通电桥由四个相互连接的电阻臂和激励电压VEX组成。当应变计与被测物体一起安装在电桥的一个臂上时，应变计的电阻值会随着应变的变化而发生微小的变化。这个微小的变化会导致电桥的电压输出发生变化，从而可以通过测量输出电压的变化来计算应变的大小。除了传统的应变测量方法外，光学非接触应变测量技术也越来越受到关注。这种技术利用光学原理来测量材料的应变，具有非接触、高精度和高灵敏度等优点。它能够通常使用光纤光栅传感器或激光干涉仪等设备来测量材料表面的位移或形变，从而间接计算出应变的大小。这种新兴的测量技术为应变测量带来了新的可能性，并在许多领域中得到了普遍应用。浙江三维全场非接触总代理光学非接触应变测量通过信噪比优化技术提高测量的精度。

系统支持多种裂尖定位算法，包括基于裂尖附近位移梯度奇异性的位移梯度法、利用 Williams 级数展开的奇异性特征识别法，以及通过理论位移场匹配的图像匹配法，用户可根据测试需求选择方案。在应力强度因子计算方面，系统集成了 J 积分法、位移关联法等多种成熟算法，其中 J 积分法通过围绕裂尖的闭合路径积分计算能量释放率，再通过转换公式获得应力强度因子，物理意义明确且计算精度高。这些功能为裂纹萌生、扩展机制研究提供了量化数据支撑，广泛应用于航空航天关键构件的疲劳寿命评估。

光学非接触应变测量技术是一种通过光学原理来测量物体表面应变的方法。它可以实时、精确测量材料的应变分布，无需直接接触被测物体，避免了传统接触式应变测量中可能引入的干扰和破坏。该技术的原理主要基于光学干涉原理和光栅衍射原理。通过使用激光光源照射在被测物体表面，光线会发生干涉或衍射现象。当被测物体受到应变时，其表面形状和光程会发生变化，从而导致干涉或衍射图样的变化。通过分析这些变化，可以推导出被测物体表面的应变分布情况。光学非接触应变测量技术在工程领域有广泛的应用。它可以用于材料力学性能的研究、结构变形的监测、应力分布的分析等。例如，在航空航天领域，可以利用该技术来评估飞机机翼的应变分布情况，以确保其结构的安全性和可靠性。在材料科学研究中，该技术可以用于研究材料的力学性能和变形行为，为材料设计和优化提供重要的参考。总之，光学非接触应变测量技术通过光学原理实现对物体表面应变的测量，具有非接触、实时、精确等特点。被测物体的表面质量和特性对光学非接触应变测量结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。

随着我国航空航天事业的迅猛发展，新型飞行器的飞行速度不断提高，这对其热防护结构提出了更高的要求。因此，热结构材料的高温力学性能成为热防护系统和飞行器结构设计的重要依据。数字图像相关法（DIC）是一种新兴的光学非接触应变测量方法，相比传统的变形测量方法，它具有适用范围广、环境适应性强、操作简单和测量精度高等优点，特别是在高温实验中具有独特的优势。在某单位的研究中，他们采用了两台高速相机来拍摄风洞中风载下垂尾模型的震颤情况。通过光学应变测量系统，他们分析了不同风速下各个位置（标记点）的振动情况以及散斑（C区域）的变形状态。通过这些数据，他们获得了该尾翼的振动模态参数和振型。光学非接触应变测量方法的优势在于它可以在不接触被测物体的情况下获取其应变信息。这对于高温实验来说尤为重要，因为传统的接触式应变测量方法在高温环境下往往无法正常工作。而光学非接触应变测量方法可以通过分析图像中的散斑变形来获取物体的应变信息，从而实现对高温结构的应变测量。DIC方法具有全场测量、高灵敏度、高精度等优点，特别适用于复杂结构和生物力学测试等领域。江苏VIC-2D非接触式测量

三维应变测量技术通过测量物体表面上的位移或形变信息，可以推断出物体在空间中各个方向上的应变状态。江西全场数字图像相关应变与运动测量系统

随着矿井向地球深部不断拓展，原始的岩石应力和构造应力逐渐增强，这对我们理解围岩的力学行为、地应力分布的异常以及设计岩石巷道的支护系统具有深远的意义。为了更深入地探索深部岩石巷道围岩的变形和破坏特性，一支专业的研究团队引入了XTDIC三维全场应变测量系统和相似材料模拟方法。该团队通过模拟各种开挖步骤和支护措施对深部围岩的影响，实时监控了模型表面的应变和位移情况。XTDIC三维全场应变测量系统能实时捕捉围岩表面的微小变化，并将其转化为可分析的数字信号。这使得研究团队能够在各种开挖和支护条件下，精确观察围岩的变形行为。此外，团队还采用相似材料模拟方法，用相似材料复制实际的岩石围岩模型进行实验。他们根据真实岩石的力学特性选择了相应的材料，并通过模拟开挖和支护的过程，观察了围岩的变形和破坏情况。他们的研究分析了不同支护策略和开挖速度对围岩稳定性的影响，为深入理解岩爆的发生和破坏机制提供了重要的参考。研究结果显示，支护系统的优化设计和开挖速度的合理控制可以明显降低围岩的变形和破坏风险，从而减少岩爆的可能性。江西全场数字图像相关应变与运动测量系统