MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)

             比利時(shí)MatchID公司是由比利時(shí)魯汶大學(xué)研究DIC數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的團(tuán)隊(duì)，研究FEM數(shù)字模擬的團(tuán)隊(duì)和英國(guó)南安普敦大學(xué)研究VFM（Virtual Fields Method）虛擬全場(chǎng)參數(shù)反求法團(tuán)隊(duì)組建的橫跨光學(xué)測(cè)量，材料參數(shù)反求，有限元仿真等多學(xué)科領(lǐng)域研究的*高科技公司。

MatchID團(tuán)隊(duì)專注于研究：

◆DIC算法的優(yōu)化，DIC精度和空間分辨率；

◆研究材料參數(shù)反求方法；

◆研究DIC與FEM仿真分析軟件的直接比對(duì)；

        MatchID公司經(jīng)過(guò)10多年的科研創(chuàng)新，推出了具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品-MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)。MTI-3D系統(tǒng)的創(chuàng)新性在于成功將實(shí)測(cè)技術(shù)DIC、參數(shù)反求技術(shù)VFM，有限元仿真技術(shù)FEA三大技術(shù)整合到統(tǒng)一的平臺(tái)：

         MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)，目前應(yīng)用領(lǐng)域遍及材料力學(xué)，疲勞及斷裂力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，破壞力學(xué)，沖擊力學(xué)，振動(dòng)力學(xué)，微納米力學(xué)，生物力學(xué)等等。廣泛的科研工作者和工程師們利用其非接觸式和全場(chǎng)測(cè)量方式，在常規(guī)的材料和結(jié)構(gòu)變形測(cè)量中替代傳統(tǒng)應(yīng)變片，LVDT等工具進(jìn)行應(yīng)變、位移測(cè)量；對(duì)于大變形，高低溫應(yīng)變，非均質(zhì)材料應(yīng)變，沖擊變形等領(lǐng)域，MTI-3D更是他們*的*測(cè)量工具。

他們使用MTI-3D系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確的完成：

◆獲取材料或結(jié)構(gòu)的位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、甚至模態(tài)和頻率。

◆反求材料在彈性、塑性階段的本構(gòu)關(guān)系。

◆驗(yàn)證有限元模型，通過(guò)與實(shí)測(cè)比對(duì)達(dá)到降低模型誤差目的。

• MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)應(yīng)用

在產(chǎn)品研發(fā)或工程設(shè)計(jì)中的各個(gè)階段都看到MTI-3D/2D系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景：

◆為了達(dá)到新的性能而采用新材料/工程設(shè)計(jì)中，而在材料的選擇必須先評(píng)估材料的力學(xué)性能是否滿足要求，而為了這個(gè)目的通常須反求材料的本構(gòu)關(guān)系公式；

◆材料成型工藝中材料的延展性和FLC曲線求解；

◆零部件和局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度測(cè)量；

◆振動(dòng)模態(tài)分析，耐久性分析，產(chǎn)品碰撞、跌落等沖擊測(cè)試等階段；

◆驗(yàn)證有限元模型，通過(guò)與實(shí)測(cè)比對(duì)達(dá)到降低模型誤差目的。

MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析工程師和工程人員快速獲取材料，零部件及復(fù)雜結(jié)構(gòu)全面和局部的三維變形場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)，應(yīng)力場(chǎng)、模態(tài)和頻率等信息，并可以進(jìn)一步反求各種材料的本構(gòu)關(guān)系，然后從正向指導(dǎo)有限元模型的邊界條件設(shè)置，而有限元仿真結(jié)果完成后，又可以通過(guò)實(shí)際的測(cè)量來(lái)驗(yàn)證FEA的準(zhǔn)確性，通過(guò)多次跌代比較修正邊界條件，提高模型精度。

*的MTI-3D系統(tǒng)全面提升研發(fā)部門的創(chuàng)新效率，提升產(chǎn)品的性能和品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，搶占市場(chǎng)先機(jī)；幫助工程設(shè)計(jì)分析人員攻克更多科研難題。

1. 材料測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用

MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)在材料測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用主要是在以下階段中：

• /工程設(shè)計(jì)中，而在材料的選擇必須先評(píng)估材料的力學(xué)性能能否滿足要求，而為了這個(gè)目的通常須利用DIC和VFM完成材料本構(gòu)公式的反求；
• DIC求解材料成型工藝中材料的延展性和FLC曲線；
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適合工況包含靜態(tài)的實(shí)驗(yàn)如：?jiǎn)坞p軸拉伸，壓縮，剪切，三點(diǎn)彎曲，斷裂，疲勞，高低溫變形等等等；

動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)如：高應(yīng)變率拉伸壓縮、疲勞、沖擊測(cè)試（霍普金斯桿沖擊）等等。

1. VFM-Elasticity虛擬場(chǎng)參數(shù)反求法—彈性階段。

1. 準(zhǔn)確反求材料彈性階段的本構(gòu)關(guān)系參數(shù)如彈性模量（復(fù)合材料可計(jì)算其分量E11,E22），泊松比，剛度矩陣參數(shù)（Q11,Q12，Q22,Q66），剪切模量G12等等。
2. 采用VSG降噪法和網(wǎng)格降噪法；可評(píng)估不同的VSG降噪處理和網(wǎng)格降噪處理對(duì)參數(shù)反求結(jié)果的影響，并給出參數(shù)分布范圍。
3. 可輸入邊界條件如力值、試件尺寸、復(fù)材編制角度等。
4. 適合均質(zhì)和非均質(zhì)材料如焊縫、復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)試件等。
5. 材料模型：彈塑性材料，粘彈性材料、超彈性材料等等。
6. 適應(yīng)工況：?jiǎn)屋S拉伸、壓縮、剪切、雙軸拉伸等。
7. 計(jì)算全場(chǎng)應(yīng)力分布Sxx、Syy、Sxy 。
8. 采用zui的VFM專家算法。
9. Prof. Dr. Fabrice Pierron出版了VFM

方面的書籍《The Virtual Fields Method 》。

1. VFM-Plasticity虛擬場(chǎng)參數(shù)反求法—塑性階段。 

• DIC測(cè)量到的場(chǎng)數(shù)據(jù)，大量數(shù)據(jù)進(jìn)行多次迭代反求塑性階段的本構(gòu)關(guān)系。
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  • Bilinear, Swift, Voce I, Voce II ,Ludwik等等。
  • residual時(shí)的本構(gòu)方程、應(yīng)力應(yīng)變曲線等等。
  • VSG設(shè)置對(duì)參數(shù)靈敏度的影響。
  • DIC輸入的應(yīng)變場(chǎng)、Elastic-Plastic區(qū)域查看。

1. DIC與FEA條件**下的比對(duì)，逆解材料參數(shù)。 
2. 靜態(tài)應(yīng)用案例列舉
3. 動(dòng)態(tài)應(yīng)用案例列舉

目前，高速攝影機(jī)采樣率zui高可達(dá)10MHz. MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)搭配高速攝影機(jī)可以*記錄下一些如高速拉伸壓縮試驗(yàn)，Hopkinson Bar 試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)中物體表面影像，利用DIC計(jì)算獲得位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)，再利用VFM反求材料本構(gòu)關(guān)系公式，特別是塑性階段

1. 結(jié)構(gòu)與零部件測(cè)試

◆產(chǎn)品在量產(chǎn)前，需要對(duì)試制模型進(jìn)行大量的強(qiáng)度，剛度，振動(dòng)模態(tài)，耐久性，碰撞，沖擊測(cè)試等等測(cè)試；

◆工程項(xiàng)目中，對(duì)關(guān)鍵零部件的性能預(yù)測(cè)；

◆大型結(jié)構(gòu)的仿真分析，現(xiàn)場(chǎng)壽命評(píng)估和檢測(cè)；

在以上測(cè)試中，傳統(tǒng)的測(cè)量工具如應(yīng)變片，位移傳感器LVDT,加速度傳感器，振動(dòng)計(jì)等等，只能獲取有限的局部有限點(diǎn)的數(shù)據(jù)，為了獲取更多數(shù)據(jù)往往需要布置大量的測(cè)量點(diǎn)，但還是不能滿足分析的需求，而且糟糕的是經(jīng)常會(huì)漏掉關(guān)鍵位置，導(dǎo)致測(cè)試失敗、產(chǎn)品性能降低、造成風(fēng)險(xiǎn)隱患等等。         MTI-3D非接觸式應(yīng)變測(cè)量與參數(shù)反求分析系統(tǒng)的出現(xiàn)*的解決這個(gè)問題：

◆利用DIC技術(shù)可以快速獲得全場(chǎng)的三維變形和應(yīng)變數(shù)據(jù)，讓產(chǎn)品開發(fā)人員對(duì)結(jié)構(gòu)和零部件的力學(xué)行為有全局的把握，也可以深入局部研究；

◆并且可以將測(cè)試結(jié)果與FEM仿真結(jié)果進(jìn)行比較耦合，通過(guò)多次跌代比較修正邊界條件，提高模型精度。

1. 靜態(tài)應(yīng)用案例列舉

          零部件、大型結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)變監(jiān)測(cè)對(duì)于評(píng)估產(chǎn)品的性能和品質(zhì)，結(jié)構(gòu)的力學(xué)行、壽命評(píng)估等等至關(guān)重要，有時(shí)候?yàn)榱双@得更高的精度或者從多個(gè)角度甚至360度的測(cè)量，我們采用高分辨率相機(jī)、多組相機(jī)同步監(jiān)測(cè) 。

1. 動(dòng)態(tài)應(yīng)用案例

零部件和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用主要有：沖擊測(cè)試（爆炸、鳥撞。。。）、碰撞測(cè)試、跌落測(cè)試等等。

1. 振動(dòng)模態(tài)測(cè)量

 MTI-3D系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)物體表面全場(chǎng)3D位移，變形和應(yīng)變測(cè)量，并可以通過(guò)FFT獲得振幅，頻率和振型。

• MTI-3D系統(tǒng)概況

1. 幾乎適用于任何材料和結(jié)構(gòu)。
2. 測(cè)量物體大小范圍：從微米級(jí)（利用SEM電鏡采集照片）到大于20米大型結(jié)構(gòu)。
3. 適用工況：靜態(tài)測(cè)試、動(dòng)態(tài)測(cè)試（高應(yīng)變率測(cè)試-拉伸和壓縮、沖擊測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試、疲勞測(cè)試、裂紋擴(kuò)展研究）、顯微鏡或SEM下加載、超高低溫變形量測(cè)。。。。。。
4. 可用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量和野外監(jiān)測(cè)。
5. 兼容性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)圖像采集與測(cè)試設(shè)備的同步進(jìn)行，記錄外部的力值、位移、溫度等信息；
6. 同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)與測(cè)試設(shè)備的通信。

• MTI-3D系統(tǒng)標(biāo)配

 MTI-3D/2D系統(tǒng)除了標(biāo)配的系統(tǒng)外，還會(huì)根據(jù)用戶需求定制相應(yīng)的系統(tǒng)，詳情請(qǐng)MatchID公司中國(guó)區(qū)代表龍騰科技LTY 。