第十五屆全國(guó)爆炸力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議于6月28日在紹興舉行，會(huì)議匯聚來自全國(guó)爆炸力學(xué)與沖擊領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者2000余人，聚焦“爆炸與沖擊動(dòng)力學(xué)工程應(yīng)用”、“材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為與損傷斷裂”、“工程爆破與毀傷評(píng)估”、“含能材料與水中爆炸”、“結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)與安全防護(hù)”等關(guān)鍵議題進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。

新拓三維深刻理解爆炸力學(xué)研究對(duì)測(cè)試設(shè)備提出的嚴(yán)苛要求——高速、高精度、高可靠性以及強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力。對(duì)于此，在會(huì)議期間，新拓三維重點(diǎn)展示了針對(duì)該領(lǐng)域?qū)?yīng)的高速數(shù)字圖像相關(guān)DIC測(cè)量解決方案，并向與會(huì)專家學(xué)者展示了其在爆炸力學(xué)學(xué)術(shù)領(lǐng)域中的經(jīng)典應(yīng)用案例。

高速數(shù)字圖像相關(guān)(HS-DIC)測(cè)量方案

超高速攝像機(jī)系列是爆炸力學(xué)研究中的一個(gè)亮點(diǎn)。其百萬(wàn)幀每秒（fps）級(jí)超高幀率、納秒級(jí)曝光精度及超高分辨率，可以為研究者清晰捕捉爆炸沖擊波傳播、材料動(dòng)態(tài)裂紋萌生與擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變形與失效等微秒甚至納秒級(jí)的瞬態(tài)過程，提供了前所未有的可視化手段，極大推動(dòng)了對(duì)復(fù)雜瞬態(tài)物理現(xiàn)象的理解。

新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測(cè)量系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)超過100萬(wàn)幀的超高速測(cè)量，跟蹤精度高達(dá)0.01px，可逐幀同步記錄外部的加載或位移數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)超高速試驗(yàn)的非接觸全場(chǎng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量。其測(cè)試過程不會(huì)對(duì)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特性和運(yùn)動(dòng)特性帶來任何干擾，測(cè)量結(jié)果可視、客觀、可信。

高速DIC技術(shù)的典型應(yīng)用包括（但不限于）：碰撞測(cè)試、爆炸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、跌落試驗(yàn)、振動(dòng)分析等。接下來分享幾個(gè)高速DIC技術(shù)在高速碰撞變形測(cè)試中的應(yīng)用。

1、高速DIC用于穿甲彈高速?zèng)_擊動(dòng)態(tài)變形分析

通過實(shí)驗(yàn)方法揭示穿甲彈在高速?zèng)_擊過程中（如接觸目標(biāo)、穿透、斷裂等階段）的動(dòng)態(tài)變形行為，這對(duì)于理解彈道極限、評(píng)估彈道性能至關(guān)重要。通過高速相機(jī)配合數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC），可完整記錄穿甲彈在碰撞沖擊下的瞬態(tài)變形行為。

試驗(yàn)挑戰(zhàn)：

· 高速?zèng)_擊下，散斑易脫落；

· 實(shí)驗(yàn)裝置（如發(fā)射裝置、靶板位置）與高速相機(jī)、光源難以精確同步觸發(fā)

· 圖像噪聲、光照變化、鏡頭畸變等影響測(cè)量精度；

解決方案：

· 不噴涂底漆，使用特殊散斑技術(shù)制備散斑；

· 使用高速數(shù)據(jù)采集卡，并確保高速相機(jī)、光源、傳感器等精確同步。

· XTDIC-SPARK系統(tǒng)可全分辨率圖像尺寸標(biāo)定，目標(biāo)分辨率和速度下測(cè)試，采用魯棒的相關(guān)算法抑制噪聲并保證測(cè)量精度。

試驗(yàn)結(jié)果：

以下是關(guān)于高速DIC穿甲彈瞬態(tài)變形分析及位移曲線：

2、高速DIC用于霍普金森桿高速?zèng)_擊下的變形監(jiān)測(cè)

霍普金森桿試驗(yàn)，主要用于測(cè)定材料在高應(yīng)變率下的楊氏模量、泊松比、應(yīng)力波傳播速度以及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。這是理解材料在動(dòng)態(tài)載荷（如碰撞、爆炸、沖擊）下行為的基礎(chǔ)。對(duì)于高速載荷與瞬態(tài)響應(yīng)，高速DIC的非接觸優(yōu)勢(shì)正好發(fā)揮。

試驗(yàn)挑戰(zhàn)：

· 極高的沖擊速度高速?zèng)_擊下，極短的時(shí)間窗口；

· 復(fù)雜且劇烈的變形，對(duì)DIC魯棒性和亞像素精度要求高；

· 高速?zèng)_擊下，斑點(diǎn)圖案需在相機(jī)視野內(nèi)清晰可見且易于識(shí)別；

解決方案：

· 選用高性能高速相機(jī)，高幀率、高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、出色成像能力；

· 魯棒的DIC數(shù)字圖像相關(guān)算法、應(yīng)變率敏感的變形計(jì)算方法、噪聲抑制技術(shù)。

· 對(duì)試件表面進(jìn)行特殊制斑，確保沖擊瞬態(tài)的紋理清晰可見；

試驗(yàn)結(jié)果：

XTDIC-SPARK三維高速測(cè)量系統(tǒng)成功獲取了材料在高速?zèng)_擊載荷下高時(shí)空分辨率的位移場(chǎng)數(shù)據(jù)，揭示了板材變形的空間分布和演化過程。

3、高速DIC用于高速壓縮瞬態(tài)裂紋演化分析

在工程結(jié)構(gòu)中，材料的裂紋損傷擴(kuò)展是影響結(jié)構(gòu)安全性和可靠性的關(guān)鍵問題。本次實(shí)驗(yàn)采用高速壓縮變形測(cè)試，通過高速相機(jī)配合數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC），完整記錄材料在壓縮沖擊下的瞬態(tài)變形與裂紋擴(kuò)展演化行為。

試驗(yàn)挑戰(zhàn)：

· 試驗(yàn)涉及高速加載，方形試樣的固定成為挑戰(zhàn)；

· 觀測(cè)變形成形速度

· 沖擊瞬態(tài)的裂紋演化分析

解決方案：

· 方形試件多方位螺絲固定，確保沖擊時(shí)不挪動(dòng)走位；

· 選用高性能高速相機(jī)，高速數(shù)據(jù)采集卡

· 高速圖像序列和DIC位移/應(yīng)變圖，分析裂紋動(dòng)態(tài)過程

方形試件固定方式

試驗(yàn)結(jié)果：

位移場(chǎng)&應(yīng)變場(chǎng)計(jì)算云圖&裂縫寬度變化圖