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1-1 系统介绍三维光学非接触式应变位移振动综合测量系统分为三维光学应变测量系统和三维动态变形测量系统两个部分。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607051411_599282_3024107_3.png http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607051411_599283_3024107_3.png 图1 三维应变测量头 图2 动态变形测量头三维光学应变测量系统主要通过数字散斑相关法和双目立体视觉技术结合,追踪物体表面散斑点,实时测量各个变形阶段的散斑图像,通过算法重建三维坐标,最终实现快速、高精度、实时、非接触的三维应变测量。(全场或局部应变)动态变形测量系统基于双目立体视觉技术,采用两个高速摄像机实时采集被测物体变形图像,利用准确识别的标志点(包括编码标志点和非编码标志点)实现立体匹配,重建出物体表面点三维空间坐标,并计算得到物体变形量、三维轨迹姿态等数据。(关键点振动位移)三维光学应变测量系统和动态变形测量系统可以根据实验情况单独使用,也可以合并成综合测量系统使用。1-2与传统方法对比 三维光学测量方法传统测量方法(如位移计、应变片、引伸计等)测量方式非接触式测量,不对被测物体造成干扰与影响。接触式测量,易打滑,不容易固定,试件断裂容易破坏引伸计。测量对象适用于任何材质的对象。测量尺寸范围广,从几毫米到几米。适用于常规尺寸对象测量,特殊材料无法测量,小试样无法测量,大试样需要多贴应变片。测量范围应变测量范围:0.01%~1000%。应变测量范围:应变片通常小于5%,引伸计小于50%。环境要求环境要求低,可在高温、高速、辐射条件下测量。一般适用常规条件测量。测量结果全场多点、多方向测量,同时获得三维坐标、三维位移及应变。单点、单方向测量。三维测量需要多个应变片,效率低。1-3 系统技术参数 指标名称技术指标1. 核心技术工业近景摄影测量、数字图像相关法2. 测量结果三维坐标、全场位移及应变3. 测量幅面支持4mm-4m范围的测量幅面,更多测量幅面可定制4. 测量相机支持百万至千万像素相机,支持低速到高速相机,支持千兆网和Camera Link等多种相机接口5. 相机标定支持任意数目相机的同时标定,支持外部图像标定6. 位移测量精度0.01pixel7. 应变测量范围0.01%-1000%8. 应变测量精度0.005%9. 测量模式兼容二维及三维变形测量10. 实时测量采集图像的同时,实时进行全场应变计算11. 多测头同步测量支持多相机组同步测量,相机数目任意扩展,可同步测量多个区域的变形应变12. 动态变形模块具备圆形标志点动态变形测量功能13. 轨迹姿态测量模块具备刚体物体运动轨迹姿态测量功能14. 试验机接口接通后实时同步采集试验机的力、位移等信号15. FLC接口配合杯突试验机进行Nakazima试验,可以测得材料的FLC成形极限曲线16. 显微应变测量配合双目体式显微镜,可实现微小型物体的三维全场变形应变检测17. 64位软件软件采用64位计算,速度更快18. 系统兼容性支持32位和64位Windows操作系统2 系统应用于汽车振动强度实验室2-1 振动强度实验室介绍振动强度试验室,主要开展对汽车整车,总成,零部件,或者材料的强度,耐久性,疲劳特性,以及可靠性等问题的研究,试验,考核,或者评估。三维应变位移振动综合测量系统在振动强度试验室里具备以下的功能:(1)采集相关的振动、位移和变形数据;(2)作为前期信号分析的软件和硬件;(3)进行必要的试验控制和试验后期数据分析系统。2-2 汽车振动测量常规配合使用设备振动模拟实验系统:电动式振动试验台,机械式试验台,电液伺服试验机系统,道路模拟试验台,吊车(一般5~10吨、小型3吨以下、大型10吨以上)等。振动数据采集传统产品:传感器、应变片、放大器等。2-3系统在汽车振动实验室中应用的相关实验采集测量系统:三维应变位移振动综合测量系统。配合使用系统:振动模拟实验系统。实现功能1—耐振性能试验。测试车辆或者零部件系统的减振,耐振性能。模拟振动环境,通过非接触的光学方法,测量振动和位移,从而对车辆的振动性能进行分析。应用包括:发动机振动模态分析,车门振动实验,座椅振动测量分析等。实现功能2—耐久可靠试验。考核车辆和零部件的强度、抗疲劳特性和可靠性指标。应用包括:车身结构强度实验(测量区域振动或者关键点变形),汽车座椅分级加载实验,汽车轮胎受力变形实验等。3 系统应用于汽车材料实验室3-1 汽车材料实验室介绍汽车材料试验室,主要开展对汽车新型材料及相关基础性工作的研究和探索。三维应变位移振动综合测量系统在材料试验室里一般有以下的基本功能:(1)汽车材料常规力学性能方面的测试,得到各种工况下的应变变形;(2)汽车材料焊接的应变变化情况测量;(3)板料成形应变及板料成形极限曲线测量。3-2 汽车材料试验常规配合使用设备力学实验系统:高温蠕变试验机、扭转试验机、疲劳试验机、杯突试验机等。焊接相关设备:焊枪、焊机等。3-3 系统在汽车材料实验室中应用的相关实验采集测量系统:三维应变位移振动综合测量系统。配合使用系统:力学实验系统、焊接相关设备。实现功能1—材料应变变形测量实验。通过对材料进行常规的拉压弯等实验,进行相关材料的力学性能测定。应用包括:金属材料拉伸实验,复合材料大变形测量,碳纤维材料实验等。实现功能2—汽车焊接相关试验。考核汽车相关焊接实验的应变和变形。应用包括:焊接全场应变测量,高温焊接变形测量等。实现功能3—板料成形相关实验。板料成形过程中的全场应变变形测量和板料成形极限曲线(配合杯突试验机)。应用包括:板料成形应变实验、板料成形极限曲线测定实验。4 系统在汽车工程研究方面典型实验案例展示4-
SANS的高温拉伸试验机,为了降低成本,销售说可以不买高温引伸计,配一个导杆机构,这样就可以使用常温引伸计来进行高温测试,有人用过吗?这样相当于引入两次误差,不知道准确度怎么样
1 引言 在材料力学性能测试过程中,应力与应变是相互依存的。任何材料,只要受到应力,就一定产生应变;只要产生应变,其一定受到了应力。引伸计就是能精确测定材料在特征应变条件下的应变数据,并且具备较高分辨率与较高准确度的应变测试仪器。引伸计不同于传统应变测试中常用到的应变片,它可以长期重复使用,并可以根据使用条件和使用要求,选择不同规格和量程,还能测量应变片不能涉及的超大应变——试样塑性变形的测试。更重要的是,引伸计性能稳定、准确度高,可以实现计量溯源。2 引伸计的分类 引伸计是测量构件及其他物体两点之间变形的一种仪器,通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。在实际应用中,引伸计的种类很多,主要由以下分类方式; 按工作原理分:机械式引伸计和电子式引伸计。机械式引伸计,是由指针或光标直接指示位移示值,如百分表式、杠杠式、光学式引伸计;电子式引伸计、采用电子元件构成,如电阻应变式、电感式引伸计、电容式、光栅式、激光式、非接触式(视频激光)等。 按装夹方式分:人工装卡引伸计和自动引伸计。人工装卡引伸计为常用引伸计,是由试验人员将隐身装卡在试验之上进行试验;自动引伸计为机电一体复合式自动引伸计,与试验主机为一整体机构,由程序设定计算机控制,进行装卡、打开引伸计。全自动引伸计主要用于大量同类试样的大规模校验。 按量程分:小变形引伸计和大变形引伸计。小变形引伸计,一般应用于5mm变形以下,或更小的变形量;大变形引伸计,一般应用于20mm至500mm(或更大)的变形量,大变形引伸计主要用于测试特定要求硬化指数n或试样延伸率。 按标距分:小标距引伸计、普通标距引伸计和大标距引伸计。 按用于环境分:低温引伸计和高温引伸计。 按试验加载方向分:拉伸引伸计、压缩引伸计、拉压双向引伸计和扭转引伸计。 按测量方式分:接触式引伸计和非接触引伸计。其中,接触式引伸计包括单向引伸计和双向平均引伸计;非接触式引伸计包括视频引伸计和激光引伸计。3 引伸计的选择 引伸计的选择要根据测试对象的应用要求来确定,归纳起来,主要包括弹性变形范围的测试、弹塑性变形范围的测试和塑性变形范围的测试三个方面。3.1 用于弹性变形范围测试的引伸计选择 主要指弹性模量E测试,必须选择高精度引伸计,测量0.01应变范围内必须保证准确度。但是要考虑试验机不同轴度的影响,最好选择双向平均引伸计。3.2 用于弹塑性变形范围测试的引伸计选择 主要指从弹性变形至屈服阶段范围内的应变测量。对于塑性试样应测试拉伸屈服应力σy、χ%应变拉伸应力σχ、拉伸应变ε、拉伸屈服应变εy等数据;对于金属试样应测试非比例延伸强度Rp0.2、规定总延伸强度R等数据。3.3用于塑性变形范围测试的引伸计选择 主要指从弹性阶段拉伸直至较大塑性变形范围,或以至拉断的变形测量。对于塑料试样应测试拉伸断裂应变εB、拉伸强度应变εM、拉伸标称应变εt、断裂标称应变εtB、拉伸强度标称应变εtM等数据;对于金属试样应测试拉伸硬化指数n、相关延伸率A系列数据。4引伸计的应用 引伸计主要应用于材料的力学性能测试中,测定能表征相关材料在特征应变条件下所对应的应变数据。 在测试过程中,通过精确测试试验所得的应力-应变曲线,以获得试验方法标准中所要求的相关应变条件下的强度指标。根据被测材料的质地特征,引伸计一般应用于塑料材料和金属材料应变数据的测试。这两种测试根据材料的特性以及定义的提法上的差异,其要求测试的项目会有所不同。塑料材料包括:拉伸屈服应力σy、χ%应变拉伸应力σx、拉伸弹性模量Et等数据的测试;金属材料包括:非比例延伸强度Rp0.2量E数据以及延伸率的测试,同时必须保证相关技术要求。根据虎克定律,阶段应是线性的,应该为一条直线。为什么会有这样的差异?通过对曲线的分析,当将两条曲线合成时,即为一条标准的直线。这证明引伸计的测试是正确的,差异实质上是试验机拉力系统的不同轴度引起的。因此,可得出如下结论:(1)试验机的不同轴是永恒的,只是不同轴程度的大小。(2)试样受力后,两相对方向应变量之和是相等的。同时应注意,作为普通拉力试验机,如采用楔型夹持装置或挂钩式夹具,每次装卡试样的同轴度都是有差异的,只是在某一范围。如果由不同操作人员操作,其波动范围会更大。作为弹性模量E的测试,要求测试试样受力后所产生的真实应变,由于试样拉伸不同轴度是永恒的,而试样受力后两相对方向的应变量之和是相等的,所以要求测试E时,对于100mm试样测试,E值应采用双向平均引伸计。当然,对于能够保证试验受力同轴度很好的试验机,也可以采用单向引伸计。[font=