復合材料具有非均勻性和各向異性的性質(zhì)，導致其受載后會產(chǎn)生復雜的變形行為，傳統(tǒng)的測量技術無法準確/全面地捕捉到這些行為。

數(shù)字圖像相關（DIC）技術作為一種實用且有效的物體表面變形測量工具，已廣泛應用于測量復合材料的變形和損傷行為，在測量復合材料變形行為方面具有顯著的優(yōu)勢。

使用DIC技術對復合材料進行力學性能測試時，其優(yōu)勢包括以下幾個方面：

DIC技術用于復合材料力學性能測試優(yōu)勢

1）前期準備工作簡單，測量裝置易于搭建；

2）數(shù)據(jù)采集簡單，是全數(shù)字化的，使用CCD相機和CMOS相機即可記錄圖像：

3）只需要使用普通的冷光光源進行照明即可，不需要相干光照明；

4）非接觸全場測量，不會對被測試驗件表面的變形情況造成破壞，這對于變形情況復雜的復合材料來說十分重要。

復合材料結構類型多樣，包括層合板結構、三維編織增強結構、連續(xù)長纖維單向增強結構等。DIC測量技術作為一種非接觸測量手段，廣泛應用于復合材料結構變形和損傷測試中。

新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)，能夠直觀、完整地描繪出應力集中區(qū)域、應變梯度變化，復合材料（層合板、編織復合材料等）不同鋪層方向或材料區(qū)域間的應變差異，這對于評估結構的完整性、失效風險和優(yōu)化設計至關重要。

DIC技術在復合材料測試中的應用

在復合材料力學性能測試中，新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)，適用于各種環(huán)境條件下的力學性能測試，如拉伸、壓縮、彎曲、剪切等，可以連續(xù)、全面地測量復合材料在受力過程中的變形和應變情況，從而準確獲取其力學性能數(shù)據(jù)。

復材編織物拉伸應變測量

針對三維編織復合材料受載時應變場不均勻，試樣表面較小區(qū)域的應變數(shù)據(jù)不能真實反映材料的整體變形等問題，通過試樣無缺口拉伸試驗，采用XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)進行測試分析。

研究結果表明，三維編織復合材料受載時應變場分布是不均勻的，且變形量差異較大；非接觸式三維全場應變測量可以準確反映被測試樣的全場應變，為三維編織復合材料的力學性能測試提供準確的應變數(shù)據(jù)。

復材鏤空結構夾心模型拉伸應變測量

復合材料等鏤空結構因其卓越的強度重量比、損傷容限和結構效率，已成為航空航天、汽車和先進工程應用中的變革性解決方案。鏤空結構通過結合輕量化設計與各向同性力學性能，以保證優(yōu)異的抗拉強度和重量比。

XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)，可以測試復材鏤空結構表面任一位置多方向的應變變化，應變值隨著拉伸載荷的增加而增大，整體應變場分布以及厚度減薄率，局部應變集中與鏤空結構交織位置密切相關，測試數(shù)據(jù)有助于理解拉伸載荷下復材鏤空結構的損傷過程和失效機理。

X方向應變

Y方向應變

厚度減薄率

3D打印復材結構件拉伸實驗

傳統(tǒng)連續(xù)碳纖維復合材料制造工藝存在效率低、成本高及復雜結構成型困難等問題，而3D打印技術憑借高自由度、低損耗等優(yōu)勢成為新興解決方案。然而，打印路徑與纖維含量對復合材料力學性能的協(xié)同影響機制尚不明確。

通過3D打印復材結構件軸向拉伸試驗，XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)分析拉伸過程的位移場以及應變場，塑性變形以及彈性模量，為3D打印復合材料的工程應用提供試驗依據(jù)與理論支撐。

X方向位移

Y方向位移云圖

不同對角處的拉伸線應變

粗線條編織物拉伸應變測量

粗線條編織復合材料，基于空間中的特殊織造結構，使其成為一個整體，從而極大地增強了面外性能，其應用范圍已經(jīng)由非主承力部分推廣到主承力部分。

試驗研究是表征編織復材力學性能的最準確、最直接的方式。非接觸式DIC全場應變測量技術，可以準確反映被測試樣的全場應變，為編織復合材料的力學性能測試提供準確的應變數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)是開展組分性能、編織工藝、有限元分析的基礎。

X方向位移云圖

Y方向位移云圖

X方向應變云圖

Y方向應變云圖

新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)，適用于表面脆弱、高溫、低溫、微小結構、曲面或難以接觸的區(qū)域。對于復合材料，尤其是一些表面處理敏感或結構復雜的部件非常有利。

XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)的分辨率，遠高于離散應變片的布點密度，能夠精細捕捉復合材料中微小的特征（如單層、纖維束、界面附近）引起的局部應力變化，以及鉆孔邊緣附近的高應力梯度區(qū)，這對于精確評估應力集中和潛在失效點非常關鍵，特別適合需要大量數(shù)據(jù)或進行參數(shù)研究的試驗場景。