DIC技术：复合材料抗拉变形与瞬态脆断的高精度测量

复合材料在高应变率载荷下的使用安全性，一直是航空航天、国防工业、交通运输和其他工程应用中的关键问题。复合材料在高应变率加载下的塑性或延性退化，即高应变率脆性，日益成为科研工作者关注的焦点。

为了分析复合材料在高速拉伸过程的瞬态脆性断裂机理，使用高速摄像机对试验过程进行实时数据采集，并使用新拓三维XTDIC-SPARK三维高速测量系统测得瞬态位移场、应变场和速度场等，从而进一步分析拉伸冲击荷载下复合材料的变形瞬态脆裂破坏现象和机理。

XTDIC-SPARK三维高速测量系统，可直接控制高速摄像机采集，通过参考点和时序信息计算追踪点的位移、速度、加速度等数据。XTDIC-SPARK系统特别适合高速跟踪测量，可逐帧同步记录外部的加载或位移数据信息，实现高速或超高速等极端试验的非接触全场动态应变测量。

高速DIC瞬态脆断测试流程

1.1

试样表面喷涂散斑

为了捕获用于DIC软件算法分析的图像，需预先在复合材料试样上制作散斑图案，在获取高质量图像采集的同时，极薄的散斑不会影响复合材料的硬度和力学响应行为。

1.2

高速摄像机采集图像

拉伸试验过程中，通过高速摄像机拍摄试样的动态变形过程，获取DIC软件分析所需的数字图像（散斑图）。

高速摄像机采集高速拉伸瞬态脆断图像

高速DIC试验测试结果

将高速摄像机采集的图像，导入XTDIC三维全场应变测量系统DIC分析软件中，检测分析试样表面的应变分布。

从测试结果可看出，拉伸过程中试样表面应变量不断增大，并出现明显的应变集中区域。当拉伸应变超过试样的延伸率极限时，应变集中区域中发生脆断。

拉伸过程全场变形及主应变分布

利用DIC软件对高速摄像机采集的图像进行处理，通过跟踪试样表面散斑图案的变形过程，计算散斑域的灰度值变化，得到试样表面的变形和应变数据。

利用DIC软件对散斑图像进行分析处理，并采用拉格朗日(Lagrange)算法进行计算，得到复合材料试样表面应变场云图。DIC技术能够提供全场的位移和应变数据，这些数据可用于分析材料在加载过程中的变形行为，如裂纹萌生、演化、扩展和弹塑性阶段的动态变化。

采用新拓三维XTDIC三维全场位移测量系统，并结合高速摄影机，实现复合材料试样在了高速拉伸试验过程中的散斑图像动态采集和分析。DIC技术在复合材料试样拉伸试验中能够完成瞬态位移场、应变场的测量，分析试样在高应变率载荷下的变形行为及脆性断裂破坏机理，从而帮助研究者更好地理解复合材料的动态拉伸强度和脆性断裂机制。