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非接觸DIC測試技術(shù)如何測變形?結(jié)構(gòu)變形與疲勞力學(xué)性能表征

http://www.sharifulalam.com 2024-06-03 13:56 來源:定焦財經(jīng)

數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)技術(shù)通過比較兩幅或多幅圖像之間的像素位移來分析物體的變形情況,通過三維重建以及數(shù)字圖像相關(guān)算法計算得到該過程中的3D位移場、3D應(yīng)變場、3D變形場數(shù)據(jù)。

DIC測試技術(shù)是通過捕捉試樣表面的特征點,對特征點的位置進(jìn)行計算從而計算試樣表面的變形信息。DIC測試技術(shù)可用于研究分析試樣在受力過程中的全場應(yīng)變的演化,分析試樣在加載過程中不同局域的應(yīng)變分布情況以及強弱結(jié)構(gòu)的布置對于試樣受力變形以及破壞的影響。

新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng),基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)和標(biāo)記點跟蹤測量技術(shù),為產(chǎn)品的研發(fā)測試提供可靠精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù),可用于材料力學(xué)性能測試、零部件疲勞、強度、振動分析等力學(xué)行為表征。

1、光學(xué)器件DIC全場變形測試

在光學(xué)器件的生產(chǎn)過程中,除了對光學(xué)元器件進(jìn)行反復(fù)模擬和加工以減少成像或者光路誤差之外,裝配工藝也是直接影響系統(tǒng)性能和精度指標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在光學(xué)器件機械安裝過程中,器件的振動和變形產(chǎn)生的誤差會直接影響產(chǎn)品精度指標(biāo)和性能,因此測量光學(xué)器件在裝配過程的位移和振動是非常關(guān)鍵的。XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)在全場非接觸位移振動檢測中優(yōu)勢凸顯,可以全程監(jiān)控在實際生產(chǎn)和安裝過程中誤差產(chǎn)生的位置和過程,從而可以對裝調(diào)過程進(jìn)行精度指標(biāo)優(yōu)化。

DIC測試流程

數(shù)字圖像相關(guān)法(DIC)通過跟蹤物體表面散斑圖案的變形過程,計算散斑域的灰度值變化,從而得到被測物體表面的變形和應(yīng)變數(shù)據(jù)。

作為光學(xué)器件加工產(chǎn)品,被測物表面噴涂散斑漆不太現(xiàn)實,新拓三維技術(shù)工程師采用貼點的方式,針對可能出現(xiàn)位移或者振動的位置進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。

DIC位移測量設(shè)備架設(shè)

DIC技術(shù)測試實驗過程分為兩個部分,測量板材在光學(xué)器件安裝的過程中是否發(fā)生相對的位移或者振動;測量反射鏡等元器件在實際安裝過程中產(chǎn)生的角度和位置變化。

DIC測試數(shù)據(jù)分析

DIC測試技術(shù)可以快速分析光學(xué)器件零部件在裝配過程中的偏移和振動,對零部件力學(xué)特性進(jìn)行實時跟蹤,以實現(xiàn)定量測試驗證和調(diào)整裝配的工藝和方案。

如上圖所示, XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)首可對光學(xué)器件裝配過程中關(guān)鍵邊緣點的位移和距離進(jìn)行監(jiān)測和測量,測出實際產(chǎn)生的安裝誤差約為0.01微米。

如上圖所示, XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)主要監(jiān)測光學(xué)器件安裝反光鏡過程中,鏡面平面和基底平面產(chǎn)生的角度變化,測量的誤差值約為0.1°。

2、齒輪嚙合變形測量

齒輪傳動具有傳動精度高,傳動比固定,工作可靠等優(yōu)點,同時齒輪嚙合故障問題也備受工程人員關(guān)注。

采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)對齒輪動態(tài)嚙合過程進(jìn)行測試,了解齒輪嚙合過程中的動態(tài)變形,數(shù)據(jù)有助于優(yōu)化齒輪部件,有效地提高齒輪性能和壽命。

齒輪嚙合分析難題

通過分析齒輪動態(tài)嚙合變形,是了解齒輪振動情況的有效途徑,但齒輪動態(tài)變形計算,傳統(tǒng)的分析手段存在不少的難題:

1、理論研究和仿真驗證,缺乏真實加載數(shù)據(jù)驗證

2、無法對齒輪表面進(jìn)行全場測量,難以記錄試樣關(guān)鍵位置的變形

3、缺少齒輪動態(tài)嚙合力和變形情況的有效測試方法。

DIC三維變形測量方案

數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)可測量3D全場表面位移、變形、應(yīng)變和振動頻率,且無需與試樣接觸。

新拓三維XTDIC三維光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng),測試齒輪嚙合轉(zhuǎn)動過程中,齒輪嚙合部位在負(fù)載下的變形和應(yīng)變;在施加制動力之后,測量齒輪的變形和振動頻率。

從DIC分析數(shù)據(jù)可以看出,在齒輪運轉(zhuǎn)過程中,齒輪支撐負(fù)重部位變形明顯,測試數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出以驗證FEA模型,優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)性能,加速產(chǎn)品的最終結(jié)構(gòu)設(shè)計。

在被測區(qū)域中,XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)測試結(jié)果與應(yīng)變片結(jié)果基本吻合,并能提供全場應(yīng)變和位移數(shù)據(jù),并準(zhǔn)確測得關(guān)鍵部位的應(yīng)變區(qū)域。

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