實(shí)驗(yàn)背景

在航空航天、新能源等尖端領(lǐng)域，復(fù)合材料正以輕量化、高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)重塑產(chǎn)業(yè)格局。然而在材料科學(xué)領(lǐng)域，復(fù)合材料的抗拉實(shí)驗(yàn)中脆斷問(wèn)題一直困擾著眾多科研人員。

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)合高速相機(jī)與數(shù)字圖像相關(guān)方法（DIC），設(shè)計(jì)出一套精準(zhǔn)的序列影像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方案[1]。

借助高速相機(jī)捕捉復(fù)合材料斷裂瞬間的序列影像，并將其輸入DIC軟件進(jìn)行深度分析，精準(zhǔn)獲取目標(biāo)點(diǎn)的像素坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的全程跟蹤，這無(wú)疑為揭開(kāi)復(fù)合材料復(fù)雜力學(xué)行為研究提供了有力支撐。

高速相機(jī)與DIC技術(shù)的巧妙結(jié)合

為了更好地進(jìn)行圖像分析，我們?cè)趶?fù)合材料表面上噴涂啞光白自噴漆，形成均勻的白色底色，后制成散斑。

深視智能超高速系列高速相機(jī)以1280×88分辨率，采集頻率為160000FPS的高幀率的拍攝能力，快速、精準(zhǔn)地獲取在荷載作用下復(fù)合材料表面的各個(gè)變形階段的連續(xù)、完整且高精度的散斑圖像，為后續(xù)的分析提供了豐富而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖 |復(fù)合材料抗拉實(shí)驗(yàn)觀測(cè)

將高速相機(jī)拍攝的復(fù)合材料圖像輸入DIC軟件后，借助數(shù)字圖像相關(guān)算法，對(duì)復(fù)合材料表面不同時(shí)刻的散斑圖像進(jìn)行精準(zhǔn)匹配與分析，通過(guò)跟蹤特殊標(biāo)志點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)變化，進(jìn)一步獲取復(fù)合材料表面的位移和變形信息。

圖 |高速相機(jī)采集的散斑圖像這種方法不僅提高了測(cè)量的精度和效率，還為復(fù)合材料的力學(xué)性能研究提供了更為豐富和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，有助于深入理解材料在受力過(guò)程中的變形行為和失效機(jī)理。

助力材料科學(xué)發(fā)展

高速相機(jī)在復(fù)合材料抗拉試驗(yàn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。其高幀率和快速捕捉能力，使我們能夠觀察到復(fù)合材料在拉伸下的結(jié)構(gòu)變化、相容性等情況，從而快速評(píng)估復(fù)合材料的可行性和優(yōu)勢(shì)。這對(duì)于材料科學(xué)的研究和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有重要意義。

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參考文獻(xiàn)：

[1] 梅華豐,陳鵬,童小華,等.利用數(shù)字圖像相關(guān)方法實(shí)現(xiàn)高速相機(jī)序列影像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的快速跟蹤[J].地理信息世界,2013,20(05):51-58.