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　　在航空航天、能源和化工等工業(yè)領(lǐng)域，許多機(jī)件是在高溫下長(zhǎng)期服役的，如發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐設(shè)備等，它們對(duì)材料的高溫力學(xué)性能提出了很高的要求。高溫力學(xué)性能是指高溫下物料因抵抗外力作用而產(chǎn)生各種變形和應(yīng)力的能力。正確地評(píng)價(jià)材料、合理地使用材料、研究新的耐高溫材料，為上述工業(yè)發(fā)展和材料科學(xué)研究的主要任務(wù)之一。

　　數(shù)字圖像相關(guān)法dic測(cè)量方案

　　數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量方法DIC是一種非接觸式變形測(cè)量方法，它使用相機(jī)分別記錄下被測(cè)試件表面變形前后的灰度信息，然后通過(guò)軟件處理圖像信息，以得到所需的應(yīng)變場(chǎng)。

　　DIC方法具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備和過(guò)程簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)測(cè)量、對(duì)測(cè)量環(huán)境和隔振要求低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于復(fù)雜極端環(huán)境下的力學(xué)測(cè)試。

　　采用新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)高溫環(huán)境下材料的形貌、變形、應(yīng)變的同步測(cè)量，可以獲取材料因高溫引起的表面形狀變化，揭示材料失效過(guò)程，并能定量給出失效的臨界溫度和應(yīng)變范圍。

一種典型的DIC測(cè)量系統(tǒng)示意圖

　　誤差影響與改進(jìn)措施

　　數(shù)字圖像相關(guān)法DIC和任何測(cè)量過(guò)程中一樣，誤差會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)，每次新的測(cè)試都需要估相對(duì)應(yīng)的不確定性，處理好與測(cè)試和后處理相關(guān)的誤差來(lái)源，并盡量減輕這些誤差，以使位移測(cè)量更加可靠。

　　在高溫材料力學(xué)測(cè)試中，設(shè)備、環(huán)境和操作等因素容易引起測(cè)量誤差，其可能的影響因素為：

　　1、高溫散斑的質(zhì)量，會(huì)直接影響DIC軟件的運(yùn)算結(jié)果；

　　2、溫度升高導(dǎo)致試件本身的熱膨脹，引起變形測(cè)量誤差；

　　3、材料試件升溫產(chǎn)生的紅光，對(duì)圖像采集有一定影響；

　　4、測(cè)試艙內(nèi)空氣在高溫條件下導(dǎo)致材料表面氧化，對(duì)圖像采集造成影響。

　　針對(duì)上述高溫測(cè)試影響因素，為降低測(cè)量誤差，新拓三維技術(shù)工程師通常會(huì)根據(jù)實(shí)際測(cè)試環(huán)境，對(duì)應(yīng)采用以下改進(jìn)措施：

　　1、制作對(duì)比度高、分布均勻的高質(zhì)量散斑，提升辨識(shí)度；

　　2、高溫階段保持一段時(shí)間，待熱膨脹變形穩(wěn)定后加載，消除熱膨脹引起的誤差；

　　3、加裝窄帶濾光、干涉片，藍(lán)光LED燈補(bǔ)光，消除高溫產(chǎn)生紅外干擾，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量散斑采集；

　　4、適當(dāng)抽取艙內(nèi)空氣降低壓強(qiáng)，降低空氣氧化的影響；

　　數(shù)字圖像相關(guān)法DIC可以應(yīng)用于高低溫實(shí)驗(yàn)，但主要局限在800攝氏度以內(nèi)的測(cè)量，對(duì)于超高溫（直到3000度）的測(cè)量基本上還面臨困難。

　　新拓三維XTDIC非接觸式三維光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，采用自主研制的特殊技術(shù)散斑制備方法，結(jié)合多種窄帶濾光、干涉片，清晰采集高溫散斑圖案，可實(shí)現(xiàn)3000攝氏度的高溫全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量。

　　復(fù)合材料高溫拉伸

　　復(fù)合材料作為耐高溫、燒蝕材料，經(jīng)常用于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉襯、擴(kuò)張段、燃燒室、燃?xì)忾y、進(jìn)氣道等關(guān)鍵防熱構(gòu)件，其工作溫度在1500～3500℃，甚至更高。

　　由于引伸計(jì)自身材料的熱膨脹，試樣與引伸計(jì)之間會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，導(dǎo)致誤差增大，且試樣工作時(shí)需通電加熱。因此，采用非接觸式DIC測(cè)量技術(shù)，可解決隔熱、絕緣問(wèn)題，可全面準(zhǔn)確地了解復(fù)合材料的高溫力學(xué)性能。

圖：碳碳復(fù)合材料600度拉伸

　　薄板高溫焊接

　　高強(qiáng)度薄壁件在船舶、汽車、飛機(jī)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，薄壁件剛度比較低，焊接易引起彎曲變形、角變形、失穩(wěn)變形等。傳統(tǒng)接觸式測(cè)量方法多是單點(diǎn)單方向的測(cè)量，無(wú)法直觀分析整體變形趨勢(shì)。

　　由于變形的復(fù)雜性，理論數(shù)值模擬技術(shù)難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際變形情況。基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)，獲取薄板焊接過(guò)程中全場(chǎng)變形數(shù)據(jù)，分析變形規(guī)律、優(yōu)化焊接工藝，為數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐。

　　圓筒高溫焊接

　　高強(qiáng)度管線鋼廣泛應(yīng)用于油氣管道（特別是天然氣）的運(yùn)輸，由于管道是一種典型的焊接結(jié)構(gòu)，焊縫及靠近焊縫的母材及熱影響區(qū)不可避免地存在各種形式的焊接缺陷，如裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等。

　　采用基于數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)的非接觸測(cè)量手段，獲取管道焊縫位置全場(chǎng)變形分布，研究管道在焊接過(guò)程中的變形機(jī)制及力學(xué)行為，最大限度地利用管道的變形能力，確保管道在地震帶、斷層橫移、滑坡和永凍帶等復(fù)雜服役環(huán)境下安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　激光加熱變形

　　激光作為能量載體，作用在靶材上后會(huì)產(chǎn)生一系列變形，通過(guò)非接觸測(cè)量手段獲取全場(chǎng)變形數(shù)據(jù)，能夠直觀顯示變形分布規(guī)律，為理論研究提供大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示激光與靶材相互作用過(guò)程中的規(guī)律，推動(dòng)變形機(jī)理的深入研究，擴(kuò)大激光的應(yīng)用范圍。

　　采用激光加熱鋁合金、鈦合金等板材實(shí)驗(yàn)，獲取加熱至熔穿整個(gè)過(guò)程的變形數(shù)據(jù)，為理論研究、數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)性科學(xué)研究，推動(dòng)激光在國(guó)防軍事、工業(yè)加工等重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展。