应用案例 | 深视智能双目高速DIC系统捕捉与量化材料在冲击载荷下动态形变演化过程

科创之家 2026-03-02 8人围观

01实验背景与挑战

随着新能源汽车渗透率的持续攀升,轻量化材料如铝合金被广泛用于车身结构,以提升续航能力。然而,车辆安全性问题频发,对结构件在碰撞等冲击载荷下的力学性能提出了更高要求。如何精准评估材料在极端工况下的动态响应,已成为研发中的关键环节。

由于冲击载荷实验具有瞬时性强、变形复杂的特点,位移计,应变片,引伸计等传统测试手段面临以下难点:

接触式测量:传统测试需直接粘贴或接触样品,这会引入机械加固效应,可能干扰被测物体。

单点或局部测量:材料变形在空间上分布不均,需获取全场应变演化,而传统测量手段只能实现离散点测量;

过程不可逆:传统方法无法实现全过程可视化回放,难以深入分析破坏机理。

基于DIC测量方法,本实验搭建了三维动态DIC测试系统,采用冲击载荷实验装置完成铝板冲击测试及量化分析。

02实验方案

本实验以深视智能高速摄像机为核心采集设备,搭配数字图像相关(DIC)系统,构建了从设备架设、参数调试到数据采集的完整测试方案,依托高速摄像机的超高帧率与超短曝光优势,实现冲击过程的精准捕捉,具体如下:

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图丨实验现场设备架设

01

硬件配置

高速成像:采用两台深视智能SH6-116高速摄像机,在1280×1024全画幅分辨率可达15800fps,配合100ns超短曝光,清晰定格高速运动过程中的每一帧变形细节。

双目立体布局:两台高速摄像机按合理夹角架设于试验台前,通过调节镜头、光圈与焦距,确保靶板散斑场清晰且居中。

精准同步:双机间实现ns级超低延迟同步拍摄,保证左右视角图像的时间一致性,为三维DIC计算提供可靠数据基础。

02

样品与标记制备

图丨铝板表面散斑制备

在铝板表面制备随机散斑场,以追踪材料表面各点在变形过程中的三维位移与应变。

03实验结果与分析

深视智能高速摄像机完整记录了冲击瞬间铝板的动态变形过程,结合三维DIC分析,得到以下量化结果:

冲击力-时间历程:同步获取载荷随时间变化曲线;

动态应变场分布:获取试件表面在不同时刻的全场应变演化;

残余变形参数:精确测量冲击后的凹坑深度、直径及裂纹扩展形态。

图丨铝板变形过程

图丨铝板变形过程

实验结果揭示:铝板变形前期呈现从边界向中心逐步递增的特征,且在边界的应力集中处极易出现剪切撕裂的破坏形式,为材料结构优化提供了精准的数据支撑。

04技术价值与应用展望

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深视智能高速摄像机联合DIC技术,可广泛应用于高速冲击、碰撞等极端场景的过程记录,精准捕捉实验中样品的动态形变细节,完成精准的形变测量工作。

依托高速摄像机的硬核性能,该技术推动工程领域对极端载荷下材料行为的认知,从传统“经验判断”向现代“精准量化”转型,在汽车、军事、航天等领域的材料测试中具有极高的应用价值,为相关领域的技术升级提供有力支撑。

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