復(fù)合材料在高應(yīng)變率載荷下的使用安全性，一直是航空航天、國防工業(yè)、交通運(yùn)輸和其他工程應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。復(fù)合材料在高應(yīng)變率加載下的塑性或延性退化，即高應(yīng)變率脆性，日益成為科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。

為了分析復(fù)合材料在高速拉伸過程的瞬態(tài)脆性斷裂機(jī)理，使用高速攝像機(jī)對試驗(yàn)過程進(jìn)行圖像采集，并使用新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測量系統(tǒng)，基于數(shù)字圖像相關(guān)方法（DIC技術(shù)），測得瞬態(tài)位移場、應(yīng)變場和速度場等，從而進(jìn)一步分析拉伸沖擊荷載下復(fù)合材料的變形瞬態(tài)脆裂破壞現(xiàn)象和機(jī)理。

XTDIC-SPARK三維高速測量系統(tǒng)，采用三維數(shù)字圖像相關(guān)方法（DIC技術(shù)），可直接控制高速攝像機(jī)采集，通過參考點(diǎn)和時(shí)序信息計(jì)算追蹤點(diǎn)的位移、速度、加速度等數(shù)據(jù)。XTDIC-SPARK三維高速測量系統(tǒng)特別適合高速跟蹤測量，可逐幀同步記錄外部的加載或位移數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)高速或超高速等極端試驗(yàn)的非接觸全場動(dòng)態(tài)應(yīng)變測量。

DIC技術(shù)測試流程

試樣表面噴涂散斑

為了捕獲用于DIC技術(shù)軟件算法分析的圖像，需預(yù)先在復(fù)合材料試樣上制作散斑圖案，在獲取高質(zhì)量圖像采集的同時(shí)，極薄的散斑不會(huì)影響復(fù)合材料的硬度和力學(xué)響應(yīng)行為。

高速攝像機(jī)采集圖像

拉伸試驗(yàn)過程中，通過高速攝像機(jī)拍攝試樣的動(dòng)態(tài)變形過程，獲取DIC技術(shù)軟件分析所需的數(shù)字圖像（散斑圖）。

DIC技術(shù)測試試驗(yàn)結(jié)果

將高速攝像機(jī)采集的圖像，導(dǎo)入XTDIC-SPARK三維高速測量系統(tǒng)DIC分析軟件中，檢測分析試樣表面的應(yīng)變分布。

從DIC技術(shù)軟件測試結(jié)果可看出，拉伸過程中試樣表面應(yīng)變量不斷增大，并出現(xiàn)明顯的應(yīng)變集中區(qū)域。當(dāng)拉伸應(yīng)變超過試樣的延伸率極限時(shí)，應(yīng)變集中區(qū)域中發(fā)生脆斷。

利用DIC技術(shù)軟件對高速攝像機(jī)采集的圖像進(jìn)行處理，通過跟蹤試樣表面散斑圖案的變形過程，計(jì)算散斑域的灰度值變化，得到試樣表面的變形和應(yīng)變數(shù)據(jù)。

利用DIC技術(shù)軟件對散斑圖像進(jìn)行分析處理，并采用拉格朗日(Lagrange)算法進(jìn)行計(jì)算，得到復(fù)合材料試樣表面應(yīng)變場云圖。DIC技術(shù)能夠提供全場的位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用于分析材料在加載過程中的變形行為，如裂紋萌生、演化、擴(kuò)展和彈塑性階段的動(dòng)態(tài)變化。

采用新拓三維XTDIC-SPARK三維高速測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料試樣在了高速拉伸試驗(yàn)過程中的散斑圖像動(dòng)態(tài)采集和分析。DIC技術(shù)在復(fù)合材料試樣拉伸試驗(yàn)中能夠完成瞬態(tài)位移場、應(yīng)變場的測量，以此為基礎(chǔ)分析試樣在高應(yīng)變率載荷下的變形行為及脆性斷裂破壞機(jī)理，從而幫助研究者更好地理解復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)拉伸強(qiáng)度和脆性斷裂機(jī)制。