【摘 要】
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数字图像相关法（Digital Image Correlation,DIC）是通过相关准则函数计算变形前后图像的位移等信息的一种方法。由于其具有操作方便、精度高、设备仪器简单、全场测量等优点,近年来在多个领域,特别是在物体应变的测量中,得到了长足的发展与应用。本文采用DIC方法对含裂纹和V形切口的金属试件在拉伸过程的应力集中问题进行试验研究,主要研究工作和成果如下:1.对结构位移测量的数字图像相关
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数字图像相关法（Digital Image Correlation,DIC）是通过相关准则函数计算变形前后图像的位移等信息的一种方法。由于其具有操作方便、精度高、设备仪器简单、全场测量等优点,近年来在多个领域,特别是在物体应变的测量中,得到了长足的发展与应用。本文采用DIC方法对含裂纹和V形切口的金属试件在拉伸过程的应力集中问题进行试验研究,主要研究工作和成果如下:1.对结构位移测量的数字图像相关法的国内外相关研究进展进行了概述。介绍了二维DIC方法的基本原理,分类介绍整像素初值确定方法及亚像素位移搜索方法。2.设计了6061铝合金的标准试件,对试件进行轴向拉伸实验。通过数字应变仪和拉伸试验机的记录得到了铝合金试件的应力-应变实验曲线。基于Hooke定律和Ramberg-Osgood理论模型,详细推导了弹塑性材料在拉伸过程中的应力-应变理论本构关系。将该理论关系和应力-应变试验曲线相比较,拟定6061铝合金的力学性能参数,构建了6061铝合金的弹塑性应力-应变曲线。3.完成含裂纹/V形切口的6061铝合金板材试件的单向拉伸实验。基于DIC方法获得试件在缺陷区域的位移场和应变场。根据构建的试件材料本构模型以及求得的力学性能参数,计算出裂纹和切口试件的尖端区域应力场,并绘制出塑性区。4.利用Irwin塑性区线弹性理论结合裂纹尖端各点的主应力和von Mises屈服准则,得到塑性区的边界和塑性区尺寸,并绘制出塑性区边界轮廓图。将Irwin塑性区线弹性理论结果和DIC实验得到的塑性区作对比分析。5.采用ABAQUS有限元软件模拟分析了含V形切口和裂纹构件在拉伸过程的应力场。将DIC实验结果与有限元法模拟结果进行对比分析,进而计算出相对误差,从而验证实验结果的可靠性。
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