DIC三維全場應(yīng)變測量流程,主要包含三部分:測量設(shè)計、測量準(zhǔn)備和實驗。DIC三維全場應(yīng)變測量設(shè)計是要明確測試要求、設(shè)備和硬件的準(zhǔn)備,接下來介紹DIC應(yīng)變測量設(shè)計。;測量準(zhǔn)備則是標(biāo)定測量頭。
DIC三維全場應(yīng)變測量設(shè)計
要設(shè)計一個DIC三維位移、應(yīng)變測量,首先要明確實驗的期望和要求,以及測量的目標(biāo)。這些條件將被用來評價得到的DIC分析結(jié)果是否位于、接近或者超出了測量實驗時所設(shè)定的范圍。
1、感興趣量:選擇感興趣量(Quantity-of-Interest,QOI),比如形狀、速度、加速度、應(yīng)變和應(yīng)變率等。
2、感興趣區(qū)域:選擇試樣上的感興趣DIC位移、應(yīng)變分析區(qū)域(Region-of-Interest,ROI),并確定在該區(qū)域內(nèi)期望得到的運動、變形。ROI 可以是整個試樣上的特定固定部分。
3、視場:根據(jù)試樣上的 ROI 和預(yù)計的運動、變形來確定需要的DIC相機視場(Field-of-View,F(xiàn)OV)。
4、硬件占據(jù)空間位置:估計DIC設(shè)備相機、固定硬件和光源可能占據(jù)的位置,從而確定可行的距離和布局。確定要使用的標(biāo)定板的尺寸和類型,并選擇合適的相機支撐結(jié)構(gòu)。
5、景深:對于 Stereo-DIC(三維表面坐標(biāo)測量)考慮到預(yù)計的離面運動和相機的立體角,確定需要的景深(Depth-of-Field,DOF),以保證在DIC測量實驗的過程中試樣的全部 ROI 均成像清晰。
6、空間梯度:估計 QOI 的空間梯度來確定 DIC 系統(tǒng)所需的空間分辨率,該值由DIC測量系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)決定,比如相機分辨率、FOV 和 DIC 計算參數(shù)(如子區(qū)大小和步長)。
7、幀率:確定滿足要求的DIC相機拍攝幀率(Frame Rate),根據(jù)下面幾個因素來確定
① 期望得到的 QOI 的時間分辨率,DIC 測量幀率的選擇應(yīng)該與 QOI 變化的最高速率相匹配;
② 幀間位移大小,如果幀間變形太大,DIC 算法可能無法在變形圖像上確定出子區(qū)的位置,合理的最大幀間位移約為一個子區(qū)的大??;
③ 實驗中采集的數(shù)據(jù)量大小,DIC 測量中很容易采集到數(shù) GB 的數(shù)據(jù)。
8、曝光時間:確定DIC工業(yè)相機最大曝光時間以限制運動模糊。