DIC技術
關注創建者：蛋卷 創建時間：2020-03-02
DIC技術的視頻教程
基于DIC技術確定砂漿層Cohesive材料參數(ABAQUS)
課程要點： 通過對Ⅰ、Ⅱ兩種平面應變形式的砂漿層進行數值模擬，得到其Cohesive牽引分離數據，即分離位移與分離應力之間的關系，通過ABAQUS有限元數值模擬可以掌握以下內容 Dic技術講解 Cohesive單元處理參數設置及講解 Cohesive單元前處理插入（無需插件） Cohesive單元后處理數據提取及相關概念講解
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DIC技術的實例教程
數字孿生技術在光測領域內的應用有哪些？
基于有限元網格模型的DIC技術為什么更能促進仿真模型改進？
創新的立體網格模型DIC全場測量方案在校準及數據分析方面有怎樣的突破？
這些問題敲打著每一個仿真設計人員及光測力學領域研究人員的好奇心呀！
在全球各個行業火熱進行數字化革命的大形勢下，制造業也開始了全系列產品的數字化推進，逐步將產品以數字流的形式進行傳輸，國際簡稱為MBD。MBD概念在本世紀初被提出，隨著軟硬件技術的提升以及以半導體為基礎的工業的進步，MBD的進階即數字孿生的概念得到蓬勃發展。從根本上講，數字孿生是以數字化的形式對某一物理實體過去和目前的行為或流程進行動態呈現，有助于提升企業績效。創建數字孿生，主要關注兩大領域：
領域一
設計數字孿生的流程和產品生命周期的信息要求——從資產的設計到資產在真實世界中的現場使用和維護；
領域二
創建使能技術，整合真實資產及其數字孿生，使測量數據與企業核心系統中的運營和交易信息實現實時流動。
數字孿生成為未來工業發展的標桿，但是測量和仿真之間的精度問題始終制約著其前進的步伐! DIC技術作為該瓶頸的突破口，毋庸置疑地成為數字孿生技術發展的著力點。DIC技術可以進行全場光學測量，在被用于數字孿生技術的測量端時，這一技術特征優勢顯著。
展開 DIC技術可在較高應變率作用以及極端加載環境下，通過搭配高速相機，可測試高速沖擊下材料或結構的三維位移場及應變場，分析材料或結構的動態破壞形式。
通過有限元模擬，可以基于模擬來分析材料或結構受沖擊的力學響應行為。但由于材料機械性能存在一些不確定性，難以準確預測具體的響應數據。在相近材料或結構上進行測試，力學動態行為都會有差別。
模擬數據的更新有賴于實驗數據來驗證和對比，采用新拓三維高速XTDIC全場應變測量系統的數據結果，可修正或更新模擬數據。
測試過程
XTDIC 高速全場應變測量系統布置、散斑圖案和加載裝置
在測試中，使用加載裝置對平板件進行高速沖擊，新拓三維XTDIC高速全場應變測量系統同時記錄平面板材料響應。為了捕獲用于XTDIC軟件算法的圖像，通過預先在平面板材料進行隨機斑點圖案制作，在獲取高質量圖像采集的同時，極薄的散斑不會影響平板件的剛度和力學響應行為。
采用兩個高速相機（300萬像素，采集頻率為5000幀），105mm微距鏡頭，精度100微應變、0.01mm。沖擊加載裝置連接到相機的數據采集系統，確保沖擊力的測量和相機的記錄同時自動開始。沖擊裝置的力和圖像均收集激發時和激發完畢的數據，高速相機實時采集圖像。
數據分析
位移場分析
使用XTDIC系統軟件獲得了平板件受沖擊力區域的全場位移數據，從圖中可以看出整體的位移場數值左右不對稱，撞擊瞬態下點1位移為7.86mm，點2位移為6.73mm，XTDIC系統可以獲取非常精確的位移圖。
圖： 位移場
點3的位移曲線如下所示，穩定后的位移在8.5mm左右；點4為沖壓受力關鍵位置，變形量最大，位移曲線如下圖所示，穩定后位移值為22.1mm左右。
圖： 點3位移曲線
圖： 點4位移曲線
應變場分析
點1是與應變片對應的一點，點2是裂紋處一點，點3是應變最大處一點。
展開 2.2 壓縮試驗
壓縮條件：試驗速度1.3mm/min，應力數據采集頻率每秒1個~4個，結合DIC技術進行應變檢測，拍攝幀數最小60fps，視頻儲存是選擇跳幀保存，以確保應力數據與應變數據間隔一致。壓縮夾具未發生滑脫現象，擰緊時需使用標準要求的扭力。為了使應變數據更為準確合理，需要對不同失效（彎曲或分層破壞等）位置的試樣選擇舍棄。
圖16試樣失效（彎曲）發生在中間且向后彎曲，此種失效方式DIC測出的應變數據最準確。圖17試樣失效（彎曲）發生在中間但向前彎曲，虛擬引伸計位置選擇不當會導致應變先增大后變小，與應變的單調增長/減小規律不相符。圖18試樣因分層破壞失效位置靠近夾具邊緣，所拍攝到的試樣表面會逐漸缺失，導致應變數據的缺失或者偏小。圖17和圖18失效模式的試樣數據應該舍棄。
2.3 穿孔試驗
主要測試表征材料的破壞力與破壞位移，一般無需DIC技術配合測試。測試速度3mm/min，根據需求選取不同直徑的壓頭測試，選擇合適的預應力，并在壓頭末端處貼特氟龍膠帶，以減小壓頭與試樣的摩擦力。測試結果曲線如圖19，可以測出材料的最大破壞力與最大力對應的破壞位移。
*國高材分析測試中心原創內容，轉載請注明出處。
展開 上一次對圖形數字相關技術（DIC）進行了介紹，今天DIC的內容是追蹤物體表面的位移分析。和上次不同的是，這次的位移分析將使用Matlab DIC code。在Matlab中輸入Digital Image Correlation and Tracking可下載用于分析的Matlab DIC code。下面將介紹分析過程。
01
創建分析文件夾
將DIC文件夾路徑輸入Matlab后，輸入filelist_generator。
選擇Automattically。
選擇第一張圖片進行圖片處理。
02
創建用于目標追蹤的grid
輸入grid_generator。
選擇合適的grid形狀進行網格劃分，以長方形試件為例，選擇rectangular進行劃分。
劃分好網格后，進行像素大小的選擇，默認為50x50 pixel, 最好是選擇19x29這樣的規范pixel進行處理。
確定了像素大小后，紅色的grid就會自動生成，繼續點擊END，就可進行下一步的分析。
03
運行處理
輸入automate_image，Matlab會自動進行批次處理，完成所要分析的圖片。
04
全景位移
對試驗中手動繪制的追蹤點的位移進行追蹤處理。
展開 實驗利用DIC技術測量試樣的應變，散斑圖作為DIC技術的不可缺少的部分有著重要的意義。散斑圖是指具有一定灰度分布的數字圖像，試驗中如何制作穩定有效的散斑圖能提高樣條的應變測試結果。
案例解決過程
（1）試驗材料與儀器與樣條類型
實驗儀器圖：帶高速相機的高速拉伸試驗機
（2）DIC應變測量方法原理
測試前在試樣表面制作散斑，使用高速攝像機拍攝拉伸的全過程，然后用計算機處理所拍到的數字圖像（散斑圖），通過對比試樣表面在變形前后的散斑圖，運用相關算法求出試樣的全場位移與應變。不同應變率試驗高速攝像機需使用不同的拍攝幀數，應變率越高拍攝幀數也要相應地提高。為保證處理數據能得到應力-應變曲線，高速攝像機的拍攝幀數需與高速拉伸試驗機的力值采集頻率相同。原理簡示圖如圖1，計算機通過分析虛擬引伸計的長度變化得出試樣的應變-時間曲線。
圖1試樣的應變-時間曲線
案例結果與分析
（1）樣條的斷裂現象分析
1A、1B、1BA、Type 3試樣均為啞鈴型。啞鈴型設計是為了避免斷裂發生在標距外的情況，標距外的斷裂會導致測試結果出現偏離。試驗結果表明啞鈴型試樣在標距內斷裂，結果有效，而直條型試樣斷裂在夾鉗位置，結果無效。
圖2試樣斷裂
（2）應變-時間曲線分析
高速相機拍攝拉伸的整個過程，再通過計算機DIC技術得出試樣從拉伸開始到斷裂的應變-時間曲線，如圖10~12。
圖13和圖14分別是兩種材料不同樣條的斷裂伸長率對比圖，可看出直條型試樣的斷裂伸長率結果明顯小于其余四種樣條，究其原因是鉗口斷裂導致的。
應變率公式為a=dε/dt，因此對應變-時間曲線進行線性擬合求斜率可以得出試樣的實際應變率，試樣的實際應變率越接近設定應變率，測試結果越準確。
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2）真應力-應變曲線轉換
壓縮跟剪切試驗需要結合DIC技術進行應變監測，測試前需在樣品表面制作散斑，穿孔試驗一般無需測試應變。各試驗樣品如下圖。
DIC噴斑圖像采集方法可根據待測試件變形前后表面散斑圖像的相關性來確定試件位移及變形的全場測量。通過相關函數對子區周圍進行相關計算后得到各變形圖像下各子區位移，進而可求解得到全場位移場及應變場，即可求得真應變。
主要測試表征材料的破壞力與破壞位移，一般無需DIC技術配合測試。測試速度3mm/min，根據需求選取不同直徑的壓頭測試，選擇合適的預應力，并在壓頭末端處貼特氟龍膠帶，以減小壓頭與試樣的摩擦力。
總之，通過上述各種試驗方法，可以全面評估材料在不同環境條件下的性能特性，為汽車結構設計和安全性能評估提供有力支持。
數字孿生DIC測量技術應用案例分享
研討會適合參加對象
1.
1、試驗方法
壓縮跟剪切試驗需要結合DIC技術進行應變監測，測試前需在樣品表面制作散斑，穿孔試驗一般無需測試應變。各試驗樣品如圖1~圖3。
2、具體試驗
2.1 剪切測試
剪切條件：試驗速度2mm/min，應力數據采集頻率每秒1個~4個，結合DIC技術進行應變檢測，拍攝幀數最小60fps，視頻儲存是選擇跳幀保存，以確保應力數據與應變數據間隔一致。
實驗利用DIC技術測量試樣的應變，散斑圖作為DIC技術的不可缺少的部分有著重要的意義。散斑圖是指具有一定灰度分布的數字圖像，試驗中如何制作穩定有效的散斑圖能提高樣條的應變測試結果。
與其它傳統的接觸式測量技術相比，DIC技術優勢明顯，目前已在眾多領域得到了廣泛的應用。
最近試驗用某國產DIC設備進行了全場應變的測試，但是在生成應變場的時候廠家的軟件直接報錯無法處理數據。因此用ncorr軟件進行了后處理，上手很簡單，精度也還不錯，這里推薦給大家，感興趣的可以自行下載使用http://www.ncorr.com/。
