Industry Applications
動態力學材料實驗
三維數字圖像相關技術
動態力學材料實驗室使用VIC-3D。VIC-3D是商業化的三維數字圖像相關（3D DIC）軟件包，由Correlation Soulution公司開發，可使用靜態和動態的相機系統。 靜態系統包括兩點的Grey GRAS-20S4M-C 相機。這些相機的分辨率是在1624*1224 像素，并且能夠捕獲圖像的最大幀頻是19 fps，該系統對于大多數在伺服液壓控制加載執行的試驗來說已經足夠了。 動態系統使用兩架Photron Fastcam SA1.1高速攝像機， 這些攝像機能夠以256*128像素達到125,000 fps。動態系統可用來做分離式霍普金森桿和中間的應變率試驗。
動態力學材料實驗室在日常的試驗過程中使用該項技術。下面是一些應用的例子。
軸對稱鋁試件2024-T351的單軸向拉伸試驗：
在該試驗中，圓軸形的拉伸試件在單軸向拉力下試驗。有人可能認為這將是一個相對簡單的試驗不會產生很有興趣的結果。然而3D DIC 數據顯示了發生在該工件上的一個有趣的變形現象（請單擊附件來播放動畫）。隨著試件的被加載，變形起初發生在靠近試件左端的區域，然后向右側傳播。這種現象直到頸縮形成反復重復了幾次，隨后很快試件失效。
在該試驗中，周期性的壓迫載荷（模仿典型的咀嚼力）施加在兩個非咬合的牙齒植入器，使用螺絲釘牙齒植入到下顎骨試件中。3D DIC用來監測下顎骨試件的最大主應變分布（單擊附件播放動畫）。數據清楚地顯示在位于前部（左側）的假牙下面的應變集中。這些數據幫助牙科研究人員評估他們的植入、修復和安裝技術。
3D DIC數據和數字仿真的對比：
重型的、有切口的拉力試件的3D DIC 數據與下面的LS-DYNA仿真數據進行對比。使用DIC測量的最大和最小的主應變測量如圖（a）和（c）所示，對應的仿真數據如圖（b）和（d）所示。在該例子中，試驗得到的應變和仿真得到的應變很相似，該例子顯示了3D DIC 可用來對數字仿真中構建的模型做詳細的評價。
3D DIC 是一種能夠快速提升實驗力學學科的光學測量技術，該技術能夠確定物體表面的三維輪廓并在一系列圖像中追蹤表面的位移場。3D DIC 使用來源于兩個相機的數字圖像和利用光學原理立體測量對象物體表面輪廓。使用數字圖像定義對象表面的“子區”，這些子區是N*N像素的矩陣，包含像素的灰度值。先進的追蹤算法在加載的圖像中可確定這些子區的轉化、旋轉和變形，結果得到的是試件表面位移場隨時間的變化過程，再計算得出在試件表面的應變場。
3D DIC 對于實驗力學是一個非常重要的工具，它允許試驗人員更詳細地測量存在的復雜特性，甚至還用于相對比較簡單的力學試驗，例如拉伸試驗中的頸縮定位和薄壁管扭轉中的剪切帶形成。使用該技術測量的全場位移和應變要比先前使用的應變計測量獲得更詳細的書記信息，這些額外的數據可以用來對數字仿真做更詳細的對比和評價。
關于3D DIC 更詳細的內容請參考：
Sutton, M.A., Orteu, J.-J., Schreier, H.W., Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurmeants, Springer, New York, NY, 2009.
資料來源：http://www.mecheng.osu.edu/lab/dmm/
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