為了分析碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材的力學(xué)性能和拉伸彈性模量，對碳纖維材料試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，同時采用三維數(shù)字圖像相關(guān)法(digital image correlation，DIC)進(jìn)行測量與分析。

通過3D-DIC測量技術(shù)進(jìn)行碳纖維拉伸實(shí)驗(yàn)，DIC軟件分析試件位移場、應(yīng)變場。新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測系統(tǒng)，基于3D-DIC技術(shù)的光測法具有非接觸、場域測試特性等優(yōu)點(diǎn)，可用于實(shí)時監(jiān)測試件面域位移場，從而得到其面域應(yīng)變場。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

采用三維數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC），采集碳纖維材料拉伸加載前、后，變形表面數(shù)字圖像，并匹配圖像中的對應(yīng)幾何點(diǎn)，通過DIC圖像計算分析選擇合理的匹配原則、定義合適的相關(guān)度，測試加載過程中三維方向的位移場、應(yīng)變場。

新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，兩個工業(yè)相機(jī)觀測碳纖維試件的斷裂位置，3D-DIC軟件計算拉伸強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、延伸率等數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)流程

根據(jù)試件大小，調(diào)節(jié)3D-DIC設(shè)備測量幅面為200X150mm。對XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。

將XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)與拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行AD連接，獲取實(shí)驗(yàn)機(jī)力信號。進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，3D-DIC設(shè)備相機(jī)實(shí)時采集圖像。對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

試件拉伸結(jié)果

3D-DIC軟件數(shù)據(jù)分析

采用3D-DIC光測法測量了碳纖維拉伸試驗(yàn)試件的全場變形數(shù)據(jù)，從而分析得到拉伸強(qiáng)度(MPa)，彈性模量(GPa)，延伸率(%)，泊松比，剪切強(qiáng)度(MPa)，剪切模量(GPa)等數(shù)據(jù)。

（1）拉伸強(qiáng)度：在3D-DIC軟件中輸出采集數(shù)據(jù)即可獲取最大拉伸力，用最大拉伸力除以截面積即可得出拉伸強(qiáng)度。

（2）在3D-DIC軟件中繪制兩點(diǎn)間的應(yīng)力應(yīng)變曲線，找到彈性階段的狀態(tài)100-500，在3D-DIC軟件中直接計算出彈性模量和泊松比。

（3）在3D-DIC軟件中選取標(biāo)距為30mm左右的兩個點(diǎn)，找到兩點(diǎn)變化的最大值，即可計算延伸率。

（4）剪切強(qiáng)度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可用最大剪應(yīng)力來表示剪切強(qiáng)度。

（5）剪切模量：碳纖維拉伸應(yīng)變測量，選取彈性階段100-500狀態(tài)，選取橫向和縱向兩組點(diǎn)對，在DIC三維全場應(yīng)變系統(tǒng)-DIC軟件中直接計算出剪切模量。同時剪切模量也滿足關(guān)系G=E/2(1+μ)。