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DIC應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)在飛行器設(shè)計(jì)與制造是世界上工藝復(fù)雜、技術(shù)含量高的專業(yè)之一, 其可靠性主要依賴于機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件裝配工藝、材料性能、關(guān)鍵部件質(zhì)量把控等，貫穿于從設(shè)計(jì)到制造全產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，因此材料和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能檢測(cè)的結(jié)果直接影響到飛航安全。
千眼狼PMLAB光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)（DIC）廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，用于測(cè)量和驗(yàn)證不同工況下結(jié)構(gòu)的形變和振動(dòng)情況，以一種高精度、非接觸式、可視化全場(chǎng)測(cè)量的方式，替代傳統(tǒng)的引伸計(jì)和應(yīng)變片測(cè)量方法。該系統(tǒng)能夠方便地整合到例如環(huán)境測(cè)試箱、風(fēng)洞、疲勞測(cè)試臺(tái)等測(cè)試環(huán)境，提供飛機(jī)制作過程中的材料測(cè)試、零部件檢測(cè)、整機(jī)檢測(cè)等各階段的位移、應(yīng)變測(cè)量等數(shù)據(jù)。本期案例我們將分享千眼狼PMLAB光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)（DIC）在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。
飛機(jī)在高速飛行時(shí)由于氣體與蒙皮材料表面摩擦，使大量的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿鬟f到蒙皮表面，所以蒙皮材料在不同攻角、風(fēng)速、溫度中都會(huì)受到一定的影響。科研人員在研究蒙皮材料性能過程中，急需要了解其在不同工況下結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。
某單位科研團(tuán)隊(duì)為了研究后掠角7°時(shí)，攻角、風(fēng)速、溫度對(duì)機(jī)翼柔性材料蒙皮的性能影響，進(jìn)行了風(fēng)洞飛機(jī)柔性蒙皮測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用兩臺(tái)千眼狼高速相機(jī)拍攝風(fēng)洞飛機(jī)柔性蒙皮在不同工況下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并通過千眼狼PMLAB光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)控制相關(guān)變量分析獲得了后掠角7°時(shí)不同攻角、風(fēng)速、溫度對(duì)機(jī)翼柔性材料變形和振動(dòng)數(shù)據(jù)，直接在軟件中獲得模態(tài)參數(shù)與振型信息。
風(fēng)洞風(fēng)力載荷下，尾翼的顫振特性及來(lái)流迎角、部件連接剛度、操縱面連接剛度等因素都會(huì)對(duì)顫振特性產(chǎn)生影響。而顫振特性的可視化研究一直以來(lái)都是研究的熱門，尤其對(duì)變形和振動(dòng)的研究，通過光測(cè)方式，獲得實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮陲L(fēng)洞中由于風(fēng)力產(chǎn)生的變形和姿態(tài)變化，從而驗(yàn)證被測(cè)模型在不同工況下的受力狀態(tài)。
某單位在模擬實(shí)驗(yàn)中采用兩臺(tái)高速相機(jī)拍攝風(fēng)洞風(fēng)載下垂尾模型的震顫研究狀況，通過千眼狼PMLAB光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)分析不同風(fēng)速下各個(gè)位置（標(biāo)記點(diǎn)）的振動(dòng)和散斑（C區(qū)域）的變形狀態(tài)，獲得了該尾翼振動(dòng)模態(tài)參數(shù)與振型。研究結(jié)果為某型飛機(jī)的研制提供了數(shù)據(jù)支撐。
隨著我國(guó)航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展，新型飛行器的飛行速度越來(lái)越快，隨之帶來(lái)的是對(duì)其熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的更高要求，由此熱結(jié)構(gòu)材料的高溫力學(xué)性能成為熱防護(hù)系統(tǒng)與飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）是近年來(lái)新興的一種非接觸式變形測(cè)量方法，相較于傳統(tǒng)的變形測(cè)量方法，它具有適用范圍廣、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單和測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在高溫實(shí)驗(yàn)的測(cè)量中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
某單位科研團(tuán)隊(duì)在C/SiC復(fù)合材料板高溫?zé)崆鷮?shí)驗(yàn)中，通過千眼狼PMLAB光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)觀察并分析溫度從常溫加載到1000攝氏度材料表面變形過程，獲得全場(chǎng)可視化測(cè)量結(jié)果，研究C/SiC復(fù)合材料溫度與變形的關(guān)聯(lián)機(jī)理。
在航天材料領(lǐng)域，許多合金材料在一定的加載條件下會(huì)出現(xiàn)特殊的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，即Liiders效應(yīng)和Portevin--Le
Chatelier （PLC）效應(yīng)
。Liider效應(yīng)可以通過施加預(yù)應(yīng)變予以抑制，而PLC效應(yīng)發(fā)生于加工硬化階段，其產(chǎn)生的高應(yīng)變梯度局域化變形導(dǎo)致材料表面粗糙，影響材料的使用壽命和力學(xué)性能
。數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）作為一種可視化全場(chǎng)測(cè)量手段，可重點(diǎn)關(guān)注局域變形帶空間特征，結(jié)合微觀組織表征和時(shí)域分析，揭示內(nèi)在物理機(jī)制，為抑制材料PLC效應(yīng)提供理論基礎(chǔ)。
某單位通過千眼狼PMLAB光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)拍攝平面金屬試件單軸拉伸，研究其PLC效應(yīng)，獲得第一主應(yīng)變空序曲線，沿檢測(cè)線的第一主應(yīng)變，分析帶內(nèi)應(yīng)變情況，增量分析直觀反映PLC帶的出現(xiàn)、移動(dòng)。
總結(jié)：光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)（DIC）已成為航空航天領(lǐng)域科研和制造的重要工具和手段，貫穿從材料測(cè)試、零部件及產(chǎn)品檢測(cè)、沖擊及運(yùn)動(dòng)測(cè)試，航空發(fā)動(dòng)機(jī)、整機(jī)檢測(cè)維修及保養(yǎng)等制造、應(yīng)用、質(zhì)檢全過程。
千眼狼聯(lián)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張青川教授的PMLAB實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，致力于光學(xué)測(cè)量新技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用，專注于為航空航天、材料科學(xué)、土木工程、車輛工程等專業(yè)領(lǐng)域提供高精度三維光學(xué)測(cè)量解決方案。千眼狼也將繼續(xù)努力，開拓更多圖像數(shù)字化應(yīng)用，助力我國(guó)航空航天創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)，為該領(lǐng)域光測(cè)技術(shù)注入新的活力。
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