高精度二维数字图像相关测量系统应变测量精度的实验研究  

Experimental study of a high-accuracy two-dimensional digital image correlation system for in-plane strain measurement

作　　者：俞立平[1] 潘兵[1] 吴大方[1] 严超[2] 刘成翔[2] 

机构地区：[1]北京航空航天大学航空科学与工程学院固体力学所,北京100191 [2]北京机电工程研究所,北京100074

出　　处：《强度与环境》2013年第1期36-43,共8页Structure & Environment Engineering

基　　金：国家自然科学基金(11272032;11172026;11002012;91216301);教育部新世纪优秀人才支持计划;中国航天科技集团公司航天科技创新基金(CASC201101);航空科学基金(2011ZD51043)资助课题

摘　　要：作为一种简单有效的非接触、全场光学测试方法,二维数字图像相关法(2D-DIC)已在不同领域广泛用于平面物体表面的面内位移和应变测量。为避免实际成像系统固有的(如镜头畸变)以及测量过程中不可避免出现的各种不利因素(如物面离面位移、相机自热)带来的变形测量误差,建立了使用高质量双远心镜头的高精度2D-DIC测量系统。为验证该系统的应变测量精度,对铝合金进行了弹性小变形范围内拉伸实验,并用所建立的2D-DIC测量系统和使用直角应变花的电测法同时测量每级载荷下的横向和纵向应变。实验结果显示建立的2D-DIC测量系统与修正横向效应后的应变电测结果的平均绝对偏差小于10με,由2D-DIC测得的弹性模量和泊松比也与应变片测量结果吻合良好。实验结果表明建立的高精度2D-DIC测量系统可用于工程中材料或结构表面面内小应变的准确测量。As a simple yet effective optical technique, two-dimensional digital image correlation （2D-DIC） has been widely used in various fields for in-plane displacement and strain measurement of planar objects. In this paper, a high-accuracy 2D-DIC system using a high-quality telecentric lens is established to avoid the measurement errors associated with lens distortion, out-of-plane motion of test objects and self-heating of a camera. To verify the accuracy of the strain measured by the established 2D-DIC system, uniaxial tensile tests of an aluminum specimen were performed. The axial and transversal strains measured by the proposed 2D-DIC system were carefully compared with those measured by strain gage rosettes. The perfect agreement between the two measurements further verifies the strain measurement accuracy of the established 2D-DIC system.

关 键 词：应变测量 二维数字图像相关法 应变片 高精度 

分 类 号：TB96[机械工程—光学工程]