案例背景

面條，看似尋常，卻承載著復(fù)雜的力學(xué)行為。高筋度，成就了意大利面緊實(shí)有彈性的口感。普通面條煮5分鐘就靈魂出竅了，意面入鍋10分鐘依然“堅(jiān)挺”，能夠保持很好的嚼勁。

從食品科學(xué)到材料科學(xué)，對(duì)面條的結(jié)構(gòu)、筋道口感、抗變形能力的研究，面條的微觀變形行為一直是理解材料力學(xué)響應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

然而，傳統(tǒng)的宏觀測(cè)量方法，難以捕捉面條在微小尺度下的精確變形和應(yīng)變分布，尤其在非破壞性、動(dòng)態(tài)加載條件下，挑戰(zhàn)重重。

如何精確描繪面條在彎折過程中的每一絲形變，理解其微尺度力學(xué)特性？這不僅是科學(xué)研究的需求，也是推動(dòng)新材料、新工藝發(fā)展的基石。

顯微DIC技術(shù)的應(yīng)用

要深入理解微小尺度材料的變形行為，載荷控制、實(shí)時(shí)顯微觀測(cè)、全場(chǎng)應(yīng)變計(jì)算的核心試驗(yàn)過程不可或缺。新拓三維XTDIC-MICRO顯微應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，正是滿足這一需求的非接觸式測(cè)量方案。

• 高精度微觀觀測(cè)：顯微DIC系統(tǒng)，在顯微尺度下進(jìn)行追蹤分析，能夠捕捉到肉眼難以察覺的微小變形。
• 全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量：與點(diǎn)測(cè)量（如應(yīng)變片）不同，DIC技術(shù)基于圖像匹配原理，可以同步獲取物體表面所有點(diǎn)的位移和應(yīng)變信息，提供全場(chǎng)變形與應(yīng)變數(shù)據(jù)。
• 非接觸式測(cè)量：無需接觸樣品，避免了因接觸可能引入的干擾或?qū)悠吩斐蓳p傷，尤其適合易碎、柔軟或表面復(fù)雜的材料。
• 測(cè)量精度高：支持一鍵全自動(dòng)采集和標(biāo)定，內(nèi)置顯微鏡光學(xué)畸變失真校正功能，位移測(cè)量精度0.01pixel，應(yīng)變測(cè)量精度可達(dá)20個(gè)微應(yīng)變。

在研究意大利面彎折變形時(shí)，顯微DIC系統(tǒng)通過其高分辨率、全場(chǎng)、非接觸、動(dòng)態(tài)測(cè)量的能力，精確測(cè)量面條在彎折點(diǎn)、邊緣區(qū)域乃至整個(gè)截面的應(yīng)變分布，揭示“熱點(diǎn)”區(qū)域。

意面折彎試驗(yàn)過程

試驗(yàn)?zāi)康模豪蔑@微DIC系統(tǒng)，研究特定品種意大利面在不同彎折加載下的應(yīng)變分布特性，探索其與面條厚度、直徑及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

試驗(yàn)步驟：

樣品準(zhǔn)備：選取長(zhǎng)度、直徑、材質(zhì)一致的意大利面樣本。在面條表面噴涂或粘貼隨機(jī)散斑圖案=，便于DIC軟件追蹤。確保面條完全干燥且圖案清晰。

系統(tǒng)校準(zhǔn)：對(duì)顯微DIC系統(tǒng)相機(jī)和體式顯微鏡進(jìn)行精確的鏡頭畸變校正和系統(tǒng)標(biāo)定，確保測(cè)量精度。

圖像采集：在意面折彎加載過程中，顯微DIC系統(tǒng)相機(jī)采集面條表面圖像序列。采集范圍覆蓋預(yù)計(jì)的最大變形區(qū)域。

數(shù)據(jù)分析結(jié)果

數(shù)據(jù)處理：使用DIC軟件，將連續(xù)圖像幀進(jìn)行匹配，計(jì)算出面條上每個(gè)像素點(diǎn)的位移場(chǎng)，并進(jìn)一步計(jì)算出應(yīng)變場(chǎng)（包括正應(yīng)變和剪應(yīng)變）。

（1）DIC軟件計(jì)算意大利面條彎折過程的位移云圖數(shù)據(jù)；

（2）面條表面長(zhǎng)短邊兩個(gè)方向選取兩個(gè)點(diǎn)對(duì)，繪制兩個(gè)方向線應(yīng)變曲線。

（3）應(yīng)變?cè)茍D直觀地展示了從加載點(diǎn)到固定端，面條表面應(yīng)變的梯度變化和空間分布特征。

顯微DIC系統(tǒng)在研究面條等柔性、細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)彎折變形與應(yīng)變方面，具有高分辨率、高放大倍數(shù)和數(shù)據(jù)全面性等優(yōu)勢(shì)，揭示了面條微觀尺度下的力學(xué)行為，為食品科學(xué)、材料工程等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的分析工具。它不僅解決了傳統(tǒng)方法的精度和適用性瓶頸，更開啟了對(duì)材料變形進(jìn)行微觀層面深入理解的新大門。

顯微DIC測(cè)量系統(tǒng)，3D-DIC技術(shù)與原位微型試驗(yàn)機(jī)相結(jié)合，可用于測(cè)試微小尺寸材料的力學(xué)特性；顯微DIC測(cè)量系統(tǒng)配合冷熱臺(tái)，還可用于特有溫度梯度下的變形測(cè)試，如熱變形效應(yīng)測(cè)試，熱膨脹系數(shù)等。