Este estudio utiliza el sistema de medición de tensión de campo completo tridimensional DSE (método digital de correlación de manchas) y la máquina de prueba de materiales de alta precisión de medición y control Kyle para realizar un análisis cuantitativo preciso de la evolución de la deformación de todo el campo de los materiales bajo carga de compresión. A través de la adquisición simultánea de datos tridimensionales de distribución de tensión de campo completo durante el proceso de carga, el sistema revela la Ley de evolución de la tensión de todo el proceso del material, desde la deformación elástica hasta el rendimiento plástico hasta el fracaso, y proporciona un medio cuantitativo de alta resolución y sin contacto para la evaluación de las propiedades mecánicas del material y el estudio del mecanismo de falla.

I. integración de sistemas y métodos de prueba

1. composición del sistema de prueba:

Equipo de carga: máquina de prueba de medición y control kyle, que proporciona cargas de compresión axial precisas y estables, y registra datos de carga y desplazamiento en tiempo real.

Sistema de medición: sistema de medición de tensión de campo completo tridimensional dse, que incluye cámara binocular de alta resolución, fuente de luz de proyección de manchas especiales y software de procesamiento de imágenes. La superficie de la muestra prepara previamente patrones de manchas aleatorias de alto contraste.

Control de sincronización: sincronizar la máquina de prueba con el sistema DSE a través de la señal de activación para garantizar que los datos mecánicos correspondan al marco de la imagen de deformación.

2. proceso de prueba:

Las muestras preparadas se instalan en la pinza de compresión de la máquina de prueba de medición y control kyle.

El sistema DSE calibra la muestra con dos cámaras y establece una relación de mapeo de coordenadas tridimensionales.

Establecer el programa de carga de la máquina de prueba (como el control de desplazamiento o el control de fuerza) y activar la adquisición continua de imágenes del sistema dse.

Comienza la prueba de compresión y el sistema registra simultáneamente la carga, el desplazamiento y la imagen de la secuencia de la superficie de la muestra.

Después de la prueba, la secuencia de imagen se procesa a través del software DSE para calcular el desplazamiento tridimensional y el campo de tensión de todo el campo.

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2. análisis cuantitativo preciso de la evolución de la deformación

1. visualización de toda la deformación:

Campo de desplazamiento: se obtienen los vectores de desplazamiento de cada punto de la superficie de la muestra en el espacio tridimensional, lo que muestra intuitivamente la deformación general y el pandeo local durante el proceso de compresión.

Campo de tensión: calcular el mapa de nubes de distribución de todo el campo, incluyendo la tensión de compresión longitudinal (epsilon yy), la tensión de expansión transversal (epsilon xx, Epsilon zz) y la tensión de corte (epsilon xy, etc.), mostrando claramente el área local de tensión.

2. cuantificación de las etapas clave de deformación:

Etapa elástica: el campo de tensión se distribuye uniformemente, y la tensión macro coincide muy bien con los datos de desplazamiento de la máquina de prueba, lo que puede calcular con precisión el módulo de elasticidad del material.

Rendimiento y flujo plástico: el campo de tensión se concentra localmente (como la zona de corte o la zona de "tambor"), y el sistema DSE puede capturar con precisión la posición del punto de partida del rendimiento y la evolución de la zona plástica.

Etapa de falla: rastrear la ubicación de inicio de la grieta, la ruta de crecimiento y la concentración de tensión circundante en tiempo real, y analizar cuantitativamente el mecanismo de falla.

3. comparación y verificación de datos:

La tensión local medida por el sistema DSE se compara con los datos del extensor o manómetro de la máquina de prueba para verificar su precisión.

Utilizando los datos de todo el campo, se analiza la influencia de la desigualdad geométrica de la muestra o los defectos del material en la localización de la deformación.

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III. ventajas tecnológicas

1. alta resolución espacial: superar las limitaciones de la medición puntual tradicional (manómetro), obtener información de deformación de puntos de datos de megapíxeles y capturar la concentración local de deformación sin omisiones.

2. verdadera medición tridimensional: se pueden medir simultáneamente los desplazamientos en la superficie (in - plano) y fuera de la superficie (out - of - plano), adecuada para muestras comprimidas que pueden sufrir pandeo o inclinación.

3. medición sin contacto: evitar la interferencia de los sensores de contacto con las muestras (especialmente las muestras flexibles o de pequeño tamaño), y adecuado para entornos como altas temperaturas y bajas temperaturas.

4. registro de evolución dinámica: registra completamente todo el proceso de deformación y admite el análisis retrospectivo del Estado de deformación en cualquier momento.

5. integración perfecta con la máquina de prueba de medición y control kyle: asegúrese de que los datos mecánicos estén estrictamente sincronizados con los datos de medición óptica, proporcionando análisis de correlación multidimensional carga - tensión - tiempo.

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IV. valor de la aplicación

Inversión de parámetros constitutivos de materiales: proporciona una entrada de alta precisión para la identificación de parámetros de materiales basada en datos de campo completo.

Investigación sobre el mecanismo de falla: localización precisa del origen del daño y análisis cuantitativo del proceso de evolución del daño.

Verificación del modelo de simulación: proporciona datos detallados de deformación de campo completo para simulaciones numéricas como el análisis de elementos limitados (fea) para la verificación y corrección del modelo.

Optimización del proceso y la estructura: evaluar las debilidades de rendimiento de los materiales o estructuras bajo cargas de compresión y guiar el diseño de optimización.

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conclusión

Combinando el sistema de medición de tensión de campo completo tridimensional DSE con la máquina de prueba de medición y control kyle, se construye una plataforma precisa y eficiente para el análisis de deformación de compresión de materiales. Esta tecnología no solo puede proporcionar información rica sobre el campo de tensión mucho más allá de los métodos tradicionales, sino también revelar dinámicamente y cuantitativamente la evolución completa del material desde la deformación hasta el fracaso, proporcionando un poderoso medio de prueba para la ciencia de materiales, la investigación mecánica y las aplicaciones de ingeniería.