DIC实验——验证立体网格数字图像相关软件的稳健性——与SAMWELL TESTING INC.合作

关键字：数字图像相关，立体网格DIC，位移与应变测量，分析软件稳健性

正文：

使用数字图像相关法测量位移场的质量取决于许多因素，这些因素可以是：

•软件内部（算法实现、用于描述位移的形状函数、图像插值方法等）；

•软件外部（散斑图质量、摄像机分辨率、校准质量等）

为了验证数字图像相关软件算法的稳健性，我们特别将软件结果与在相同测试条件下（软件的相同外部因素）独立获得的其他参考测量值进行比较。在这个过程中我们可以使用传统数字图像相关软件对整个位移场进行比较，也可以使用物理传感器在局部区域进行比较。

为了将EikoTwin DIC结果与其他量规进行比较，在Samwell Testing Inc.测试实验室进行了一项测试。该测试涉及研究拧在刚性支架上的悬臂板的弯曲。载荷施加在中心孔上，并在每个新图像处增加7.8g（见图1）。

Figure 1 – CAD of the studied part (on the left) and loading principle scheme (on the right)

该测试使用带有两个12 MP摄像机（4000×3000分辨率）的立体相关数字图像设备进行。它还配备了一个千分表和一个非接触式位移传感器，用于测量同一位置的位移（见图2）。

Figure 2 – Photography of the sensors instrumentation during the test

为了能够比较所有结果，我们在两个数字图像相关软件上创建与两个物理传感器位于同一位置的数字传感器（见图3）。

Figure 3 – Location of the DIC sensors in both software

使用这两个软件对图像进行后处理后，导出在虚拟传感器位置测得的零件表面法向位移。现在可以比较两个物理传感器和两个DIC传感器在试验期间测得的位移（见图4）。

Figure 4 – Plot of normal displacement as a function of “time”

EikoTwin DIC软件获得的位移结果由两个物理传感器获得的结果包围。这证实了EikoTwin DIC软件中用于该测试的算法的稳健性。EikoTwin DIC软件与参考软件在正常位移下测得的最大偏差为15μm，非接触式位移传感器为18μm，百分表为19μm。

本研究的下一步可能是与模拟进行比较。由于使用EikoTwin DIC软件直接在FE网格上测量结果，因此与使用标准立体相关软件相比，这种比较将更快更容易实现。在这种情况下，需要一个繁琐的后处理步骤，包括测量位移的框架坐标系转换。此外，通过将EikoTwin DIC与物理传感器结合使用，传感器相对于网格的重新定位将比使用传统的图像相关软件更容易（见图4）。最后，可以使用EikoTwin Digital Twin软件获得的测量值更新仿真模型。

为了进一步验证软件的稳健性，可以进行更复杂的其他测试（多轴加载、大位移、动态加载等）。类似地，通过将数字图像相关测量的值与应变计测量的值进行比较，可以将比较扩展到应变场，以便比较第二个度量的软件性能。