案例分享:增材制造的点阵材料压缩测试-VIC-3D高空间分辨率DIC系统在增材制造复杂结构中的应用

完整试验结果过程可在视频内查看:

VIC-3D高空间分辨率DIC系统在增材制造复杂结构中的应用

点阵材料通过微小的杆件在三维空间构成周期性网络,以实现极高的比刚度、比强度及优异的能量吸收能力,广泛应用于航空航天、生物医疗等领域。

点阵材料的失效往往始于局部杆件的屈曲或断裂。预测其整体压缩性能,关键在于观察载荷是如何通过节点传递、杆件是如何协同变形乃至失稳的。

点阵材料

这种"宏观尺寸、微观特征"的特点要求DIC系统不仅能看清单个杆件,还能同步捕捉全场变形。本试验使用VIC-3D 12.3MP 系统(1230万像素)来完成测试。

点阵材料压缩测试-试验设置

试验结果:

该试验最终获得的压缩与回弹过程中离面位移W随时间变化的云图和曲线、以及主应变e1、次主应变e2随时间变化的云图和曲线如下图所示,完整的试验结果过程请参见文章开头的视频。

压缩与回弹过程中离面位移W随时间变化云图和曲线

压缩与回弹过程中应变e1、e2随时间变化云图和曲线


高光学分辨率结合适宜的散斑尺寸与密度,不仅能解析空间应变分布(如案例一所示),更能显著提升应变峰值测定精度。这是因为相较于峰值应变应变分布,子集尺寸与应变滤波器尺寸(以像素尺度计)在绝对尺度上进一步缩小。

这一特性同样适用于应变计尺寸,因其并非点状应变测量装置,而是沿长度方向进行积分测量。上图中放大至VIC软件的像素尺寸范围,展示了一个采用Blue-Falcon系统的高端应用案例。

灰色方块(其中两个标记为绿色)对应单个像素的强度值,覆盖面积为1.83μm²。可见散斑直径范围在3至8像素之间。红色与黄色方块则标示更大视野下的像素尺寸(放大倍率1:7和1:14),该视场下散斑将无法分辨。

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