DIC技术支撑新材料全维度力学表征——新拓三维XTDIC系列产品亮相中国材料大会

互联网
2026
07/22
17:08
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中国材料大会是国内新材料领域规模最大、学术层级最高的万人级综合学术展会,同期开设新材料科研仪器专业展CIAMITE,汇聚全球2万余名高校、科研院所、军工企业材料领域从业者。新拓三维携全系列XTDIC三维数字图像相关应变测量系统参展,覆盖静态准静态、高速冲击、高温、显微、温-应变耦合多场景测量方案,针对镍基高温合金、3D打印点阵结构、金属断裂、薄膜微试样、复合材料等前沿材料推出标准化DIC测试方案。 

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、XTDIC系列DIC技术核心优势

DIC(数字图像相关法)基于双目立体视觉,通过试件表面随机散斑灰度匹配,非接触求解物体三维形貌、全场位移、主应变、剪切应变等力学参数,相比传统引伸计、应变片具备四大核心优势:

1、全场全域测量:不局限单点,完整获取试样全部区域应变分布,精准定位应变集中、损伤薄弱区;

2、非接触无干扰:无需粘贴应变片、夹持引伸计,不改变试件原始受力状态,适配超薄、脆性、微小试样;

3、全工况适配:支持常温 / 2000℃高温、静态 / 动态 / 高应变率、显微微小试样、温 - 力学耦合同步测试;

4、软硬件全自主国产:相机、光学光路、散斑识别、相关解算算法、后处理软件拥有完整自主知识产权,可对接各类万能试验机、冲击设备、红外热成像设备。

新拓三维 XTDIC 产品矩阵分层覆盖全材料测试需求:

l XTDIC-CONST:常规金属、高分子静态拉伸/压缩/弯曲通用机型;

l XTDIC-SPARK:高速冲击、SHPB高应变率动态测量机型;

l XTDIC-MICRO:微米级薄膜、微小标距试样显微应变测量机型;

l XTDIC-HighTemp:2000℃极端高温材料力学测试专用机型;

l XTDIC-Thermal:红外温度场+ DIC应变场同步耦合测量系统。

三、前沿新材料DIC测试应用案例

案例1:航空镍基高温合金拉伸性能全参数表征

镍基超合金广泛应用航空发动机、燃气轮机高温承载部件,拉伸试验是材料牌号标定、结构强度设计的基础试验。

DIC技术可一次性输出:全场应变分布、工程应力-应变曲线、弹性段杨氏模量、泊松比、颈缩区域演化、断裂延伸率、局部塑性变形行为,弥补传统引伸计仅能获取标距段平均应变的缺陷,精准捕捉颈缩应变集中失效机制。

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案例2:3D打印树脂点阵结构压缩力学分析

光固化3D打印点阵轻量化结构广泛用于航空轻量化、医疗植入件,层间结合强度、抗压屈曲失效是核心考核指标。

DIC全场应变可视化可直观观测点阵节点应力集中、层间劈裂、屈曲变形全过程,精准提取结构抗压强度、等效弹性模量、断裂临界载荷,为点阵拓扑优化提供数据支撑。

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应力-应变曲线

案例3:金属材料裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度测试

断裂韧度是金属结构抗疲劳、抗冲击设计关键指标,传统方法仅能人工读取裂纹宏观尺寸;DIC自动识别裂纹路径,沿裂纹法线提取两侧位移差,精准计算CTOD裂纹尖端张开位移,生成裂纹扩展全过程应变集中云图,量化断裂失效演化规律。

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金属三点弯曲断裂试验

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裂纹尖端应变集中云图

案例4:温度场-应变场同步耦合测试(高分子/合金高温变形)

高分子材料高温玻璃化转变、合金高温氧化软化均会引发力学性能突变;DIC 系统与红外热成像相机立体标定配准,实现同一空间坐标下温度场、应变场同步采集,同步分析升温过程中热膨胀、热应力、高温损伤耦合行为。

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合金片温度场与应变场耦合测量

案例5:分离式霍普金森杆高应变率材料冲击测试

面向金属、复合材料动态本构研究,搭配XTDIC-SPARK高速DIC测量系统,捕捉微秒级冲击变形,输出瞬态位移场、应变场、轴向应变截线分布,构建不同应变率下材料动态应力-应变曲线。

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SHPB冲击应变场测试结果

案例6:微米级薄膜微小试样显微拉伸测试

针对标距1mm以内超薄薄膜、金属箔材、微电子封装材料,XTDIC-MICRO显微DIC测量系统搭配高倍光学镜头与微型拉伸工装,实现微小试样全场应变测量,精准测算屈服强度、抗拉强度、界面分层劈裂应变。

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四、技术价值总结

国产自主XTDIC系列DIC测量系统覆盖金属、高分子、3D打印、高温合金、薄膜、复合材料全品类新材料力学测试场景,打通静态-动态-高温-显微-多场耦合全工况测试能力,替代进口光学测量设备,为新材料研发、性能标定、结构安全评估提供国产化高精度测试解决方案。

五、用户关注FAQ

Q1:高温环境下DIC如何解决散斑融化、红外光干扰问题?

A:配套耐高温陶瓷散斑、红外滤光光学镜头,专用高温炉观测窗口光路补偿算法,消除高温热辐射成像噪声。

Q2:微小薄膜试样能使用DIC测量吗?

A:可以,XTDIC-MICRO显微DIC搭载高倍率远心镜头,搭配微型拉伸工装,微米级测量精度,适配薄膜、微电子、超薄金属箔材。

Q3:DIC能否同步采集温度与应变数据?

A:XTDIC-Thermal耦合系统可同步搭载红外热像仪,完成空间坐标配准,输出同一时刻、同一位置的温度场与应变场数据。

Q4:整套XTDIC设备是否全部国产自主研发?

A:硬件相机、光学支架、散斑识别算法、三维重建软件、后处理模块均为自研,拥有完整自主知识产权。

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