[发明专利]一种用于消除离面位移影响的高温应变测量方法

说明书

本发明公开了一种用于消除离面位移影响的高温应变测量方法。本发明针对高温下用二维数字图像相关方法测量试件表面应变时，因试件的离面位移引起的测量误差，提出了一种基于二维数字图像相关的双相机测量方法，可用于高温环境下试件的表面应变测量。根据离面位移引起的虚应变与物距成线性关系，将试件成像于两台不同物距的相机，进而消除离面位移的影响，克服了传统测量方法误差大或硬件结构复杂的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于消除离面位移影响的高温应变测量方法，属于非接触式高温光学测量领域。

背景技术

试件的应变测量是实验力学的重要内容，常温下应变测量主要通过在试件表面贴应变片等接触式测量方法，但在高温环境下接触式测量方法已不再实用，而非接触式测量方法则可以在远离高温环境条件下测得试件的表面应变信息。

数字图像相关方法是一种非接触式光学测量方法，通过采集试件变形前后的两幅图像，利用匹配算法可以获得试件的表面应变和位移信息。常规二维数字图像相关方法在测量试件表面全场应变时，未能消除试件离面位移的影响。但在实际测量中因被测试件平面与相机不会严格平行、加载方向与像平面不会严格平行、材料的泊松效应、试件的高温热膨胀等各种因素的影响，试件将不可避免地出现离面位移。离面位移会导致试件成像的放大或缩小，引起额外的虚应变。

潘兵、王月皎、顾轶卓等著的“一种用于碳纤维复丝应变测量和力学性能表征的非接触视频测量系统”(ZL.201610757771.4)中使用双远心镜头来消除离面位移的影响。双远心镜头由于其特有的平行光路设计，使其对离面位移不敏感，但也由于这种特殊光路模式，使其能够测量的试件尺寸和其镜头尺寸一样大，从而导致双远心镜头的尺寸很大，十分笨重，并且其价格十分昂贵。

潘兵、吴大方、夏勇著的“一种高温三维数字图像相关测量系统及其测量方法”(ZL.201010271515.7)利用双目视觉原理，基于三维数字图像相关方法来测量试件的全场应变。该方法需要预先对两个相机进行标定，通常的标定过程繁琐并且标定精度对测量精度影响很大。实验装置复杂且昂贵，操作难度也很大，对没有经过专业培训的技术人员来说使用不方便。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的不足，提出一种用于消除离面位移影响的高温应变测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于消除离面位移影响的高温应变测量方法，包括以下步骤：

步骤1、将试件固定安装在高温加载平台上，利用耐高温材料在试件表面制作随机散斑；

步骤2、固定好两台相机，两台相机离试件的距离分别为L₁，L₂；

步骤3、对试件进行加载，记录加载温度T及载荷P，同时用两台相机采集试件在加载前后的散斑图；

步骤4、将两台相机采集的散斑图输入计算机，用二维数字图像相关方法计算其中一个相机中散斑图的应变ε₁，然后利用二维数字图像相关方法将两个相机中的散斑图匹配，再由数字图像相关方法计算另一个相机中散斑图对应点的应变ε₂；

步骤5、通过两个相机的物距L₁，L₂，和测得的应变ε₁,ε₂，可以消除离面位移引起的虚应变，进而得到试件因加载而产生的真实应变ε。

进一步的，步骤(2)中的两台相机镜头平面与试件表面平行。

进一步的，步骤(2)中两台相机离试件的距离不相等。

进一步的，步骤(5)描述为：