Cette étude utilise un système de mesure de déformation 3D à champ complet Dse (Digital spot deposition method) combiné à une machine d'essai de matériaux de haute précision Kehl Metrics & Control pour réaliser une analyse quantitative précise de l'évolution de la déformation à champ complet des matériaux sous charge de compression. Grâce à l'acquisition synchrone de données tridimensionnelles sur la répartition des déformations à l'échelle du champ pendant le chargement, le système révèle les lois d'évolution des déformations à l'échelle du processus, de la déformation élastique à la plasticité, en passant par la destruction, fournissant un moyen de quantification haute résolution et sans contact pour l'évaluation des propriétés mécaniques des matériaux et l'étude des mécanismes de défaillance.

I. Intégration des systèmes et méthodes d'essai

1. Composition du système d’essai:

Équipement de chargement: la machine d'essai de mesure et de contrôle de Kyle fournit une charge de compression axiale précise et stable et enregistre les données de charge - déplacement en temps réel.

Système de mesure: système de mesure de déformation 3D plein champ Dse comprenant une caméra binoculaire haute résolution, une source lumineuse dédiée à la projection de taches et un logiciel de traitement d'image. La surface de l'éprouvette est préparée à l'avance avec un motif aléatoire de taches à contraste élevé.

Contrôle de synchronisation: la synchronisation de la machine d'essai avec le système Dse est réalisée par un signal de déclenchement, assurant la correspondance des données mécaniques avec la trame d'image contrainte.

2. Processus d'essai:

Installez l'éprouvette préparée dans la pince de compression de la machine d'essai de mesure et de contrôle de Kehl.

Le système Dse effectue une Calibration double caméra de l'éprouvette, établissant une relation de cartographie tridimensionnelle des coordonnées.

Configurez le programme de chargement de la machine d'essai (par exemple, la commande de déplacement ou la commande de force) et lancez l'acquisition continue d'images par le système Dse.

Le test de compression commence et le système enregistre les images séquentielles de la charge, du déplacement et de la surface de l'éprouvette de manière synchrone.

Après l'essai, la séquence d'images a été traitée par le logiciel Dse pour calculer le déplacement 3D du champ complet et le champ de déformation.

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II. Analyse quantitative précise de l'évolution des déformations

1. Visualisation de déformation de champ complet:

Champ de déplacement: obtenez le vecteur de déplacement des points de la surface de l'éprouvette dans l'espace tridimensionnel, visualisez visuellement le phénomène de déformation globale, de flambage local, etc. pendant la compression.

Champ de déformation: Calculez une carte nuageuse de la distribution à l'échelle du champ, y compris les déformations longitudinales en compression (εyy), les déformations latérales en expansion (εxx, εzz) et les déformations en cisaillement (εxy, etc.), en présentant clairement les zones de variation localisées.

2. Quantification de la phase de déformation critique:

Phase élastique: le champ de déformation est uniformément réparti, la déformation macroscopique coïncide fortement avec les données de déplacement de la machine d'essai, ce qui permet de calculer avec précision le module d'élasticité du matériau.

Limite d'élasticité et écoulement plastique: les champs de déformation sont concentrés localement (par exemple, dans des zones de « zone de cisaillement» ou de « tambour»), et le système Dse capture avec précision la position du point de départ de la limite d'élasticité et l'évolution de la zone plastique.

Phase de destruction: suivi en temps réel de l'emplacement de l'éruption de la fissure, du chemin d'expansion et de la concentration des déformations environnantes, quantification et analyse du mécanisme de destruction.

Comparaison et vérification des données:

L'exactitude des déformations locales mesurées par le système Dse est vérifiée en comparant les données des jauges d'étirement ou des feuilles de déformation de la machine d'essai.

À l'aide de données de champ complet, l'impact des inhomogénéités géométriques ou des défauts de matériau sur la localisation de la déformation de l'éprouvette est analysé.

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Iii. Avantages techniques

Résolution spatiale élevée: Surmontez les limites de la mesure ponctuelle traditionnelle (feuille de déformation), obtenez des informations sur la déformation des points de données à l'échelle du mégapixel et capturez des concentrations locales de déformation sans omission.

2. Mesure tridimensionnelle réelle: peut mesurer simultanément le déplacement dans le plan (in - plane) et hors plan (out - of - plane), adapté aux éprouvettes de compression où le flambage ou l'inclinaison peut se produire.

3. Mesure sans contact: Évitez l'interférence du capteur de contact avec l'éprouvette (en particulier l'éprouvette flexible ou de petite taille) et convient aux environnements à haute température et à basse température.

Enregistrement de l'évolution dynamique: enregistrement complet du processus de déformation, prend en charge l'analyse rétrospective de l'état de déformation à tout moment.

5. Intégration transparente avec la machine d'essai de mesure et de contrôle de Kehl: Assurez - vous que les données mécaniques sont strictement synchronisées avec les données de mesure optiques, fournissant une analyse multidimensionnelle de l'Association charge - déformation - temps.

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Iv. Valeur des applications

Inversion des paramètres de structure du matériau: fournit une entrée de haute précision pour l'identification des paramètres du matériau basée sur des données de champ complet.

Étude du mécanisme de défaillance: localisation précise de l'origine de la perturbation, analyse quantitative du processus d'évolution des dommages.

Validation du modèle de simulation: fournit des données détaillées sur la déformation du champ complet pour des simulations numériques telles que l'analyse par éléments finis (FEA) pour la validation et la correction du modèle.

Optimisation des processus et des structures: Évaluer les faiblesses de performance d'un matériau ou d'une structure sous charge de compression et guider la conception de l'optimisation.

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conclusion

La combinaison d'un système de mesure de déformation 3D plein champ Dse et d'une machine d'essai de mesure et de contrôle de Kehl a permis de créer une plate - forme d'analyse de déformation par compression des matériaux précise et efficace. La technologie est non seulement capable de fournir des informations riches sur les champs de déformation qui vont bien au - delà des méthodes traditionnelles, mais elle révèle de manière plus dynamique et quantitative l'évolution complète d'un matériau, de la déformation à la destruction, fournissant un puissant moyen de test pour la science des matériaux, la recherche mécanique et les applications d'ingénierie.