Nghiên cứu này sử dụng DSE (phương pháp liên quan đến phân tán kỹ thuật số) hệ thống đo độ căng toàn trường ba chiều, kết hợp với máy kiểm tra vật liệu có độ chính xác cao Kell Measure Control, để đạt được phân tích định lượng chính xác về sự biến dạng toàn trường của vật liệu dưới tải nén. Bằng cách thu thập đồng bộ dữ liệu phân phối căng thẳng toàn trường ba chiều trong quá trình tải, hệ thống tiết lộ toàn bộ quy luật tiến hóa căng thẳng của vật liệu từ biến dạng đàn hồi đến năng suất dẻo và phá hủy, cung cấp độ phân giải cao, phương tiện định lượng không tiếp xúc để đánh giá tính chất cơ học vật liệu và nghiên cứu cơ chế thất bại.

I. Tích hợp hệ thống và phương pháp thử nghiệm

1. Thành phần của hệ thống kiểm tra:

Thiết bị tải: Máy đo và kiểm soát Kyle, cung cấp tải trọng nén trục chính xác, ổn định và ghi lại dữ liệu tải - dịch chuyển trong thời gian thực.

Hệ thống đo lường: Hệ thống đo độ căng toàn trường 3D DSE, bao gồm máy ảnh hai mắt có độ phân giải cao, nguồn ánh sáng chiếu tán xạ đặc biệt và phần mềm xử lý hình ảnh. Các mẫu phân tán ngẫu nhiên có độ tương phản cao được chuẩn bị trước trên bề mặt của mẫu thử.

Kiểm soát đồng bộ: Đồng bộ hóa máy kiểm tra với hệ thống DSE bằng tín hiệu kích hoạt, đảm bảo dữ liệu cơ học tương ứng với khung hình ảnh căng thẳng.

2. Quy trình thử nghiệm:

Lắp đặt các thử nghiệm đã chuẩn bị trong kẹp nén của máy đo và kiểm soát Kyle.

Hệ thống DSE đánh dấu các đối tượng thử nghiệm bằng máy ảnh kép và thiết lập mối quan hệ lập bản đồ tọa độ ba chiều.

Thiết lập bộ nạp máy kiểm tra (chẳng hạn như điều khiển dịch chuyển hoặc điều khiển lực) và bắt đầu thu thập hình ảnh liên tục của hệ thống DSE.

Bắt đầu thử nghiệm nén, hệ thống ghi lại đồng bộ tải trọng, dịch chuyển và hình ảnh trình tự bề mặt thử nghiệm.

Sau khi kết thúc thử nghiệm, thông qua phần mềm DSE để xử lý chuỗi hình ảnh, tính toán toàn trường dịch chuyển 3D và trường căng thẳng.

---

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

1. Hình ảnh biến dạng toàn trường:

Trường dịch chuyển: Lấy vector dịch chuyển của các điểm trên bề mặt thử nghiệm trong không gian ba chiều, hiển thị trực quan các hiện tượng như cong vênh tổng thể, cong cục bộ trong quá trình nén.

Trường căng thẳng: Tính toán bản đồ đám mây phân phối toàn trường bao gồm căng thẳng nén theo chiều dọc (εyy), căng thẳng giãn nở theo chiều ngang (εxx, εzz) và căng thẳng cắt (εxy, v.v.) để hiển thị rõ ràng các khu vực cục bộ căng thẳng.

2. Định lượng giai đoạn biến dạng chính:

Giai đoạn đàn hồi: Trường căng thẳng được phân bố đồng đều, độ căng vĩ mô phù hợp cao với dữ liệu dịch chuyển của máy kiểm tra. Mô đun đàn hồi của vật liệu có thể được tính toán chính xác.

Năng suất và dòng chảy dẻo: Trường căng thẳng xuất hiện tập trung cục bộ (chẳng hạn như khu vực "băng cắt" hoặc "trống"), hệ thống DSE có thể nắm bắt chính xác vị trí điểm bắt đầu năng suất và quá trình tiến hóa của vùng dẻo.

Giai đoạn phá hủy: Theo dõi vị trí bắt đầu của vết nứt trong thời gian thực, đường dẫn mở rộng và mức độ tập trung của các ứng biến xung quanh, định lượng và phân tích cơ chế phá hủy.

3. So sánh dữ liệu và xác minh:

Độ căng cục bộ được đo bằng hệ thống DSE được so sánh với dữ liệu của máy đo độ căng hoặc tấm căng để xác minh độ chính xác của nó.

Sử dụng dữ liệu toàn trường, phân tích ảnh hưởng của sự không đồng đều hình học của vật liệu thử nghiệm hoặc lỗi vật liệu đối với sự biến dạng cục bộ.

---

III. Lợi thế kỹ thuật

1. Độ phân giải không gian cao: khắc phục những hạn chế của phép đo kiểu điểm truyền thống (tấm căng thẳng), thu được thông tin căng thẳng của các thành trì chuỗi megapixel, nắm bắt tập trung căng thẳng cục bộ mà không bỏ lỡ.

2. Đo lường ba chiều thực sự: có thể đo cả dịch chuyển trong và ngoài bề mặt (In-plane) và phù hợp với các thử nghiệm nén nơi uốn cong hoặc nghiêng có thể xảy ra.

3. Đo lường không tiếp xúc: Tránh sự can thiệp của cảm biến tiếp xúc vào các thử nghiệm (đặc biệt là các thử nghiệm linh hoạt hoặc kích thước nhỏ) và phù hợp với nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp và các môi trường khác.

4. Bản ghi tiến hóa động: Bản ghi đầy đủ về toàn bộ quá trình biến dạng, hỗ trợ phân tích lại trạng thái căng thẳng tại bất kỳ thời điểm nào.

5. Tích hợp liền mạch với máy kiểm tra đo lường và kiểm soát Kell: đảm bảo dữ liệu cơ học được đồng bộ hóa chặt chẽ với dữ liệu đo quang học, cung cấp phân tích tương quan đa chiều về tải trọng - căng thẳng - thời gian.

---

IV. Giá trị ứng dụng

Thông số cấu trúc vật liệu đảo ngược: cung cấp đầu vào chính xác cao để nhận dạng thông số vật liệu dựa trên dữ liệu toàn trường.

Nghiên cứu cơ chế thất bại: Xác định chính xác nguồn gốc của sự phá hủy và phân tích định lượng quá trình tiến hóa của thiệt hại.

Xác minh mô hình mô phỏng: Cung cấp dữ liệu biến dạng toàn trường chi tiết cho các mô phỏng số như Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để xác minh và sửa đổi mô hình.

Tối ưu hóa quy trình và cấu trúc: Đánh giá điểm yếu về hiệu suất của vật liệu hoặc cấu trúc dưới tải nén và hướng dẫn thiết kế tối ưu hóa.

---

kết luận

Kết hợp hệ thống đo độ căng toàn trường ba chiều DSE với máy đo và kiểm soát Kell, một bộ nền tảng phân tích biến dạng nén vật liệu chính xác và hiệu quả cao đã được xây dựng. Công nghệ này không chỉ có khả năng cung cấp thông tin phong phú về trường căng thẳng vượt xa các phương pháp truyền thống, mà còn tiết lộ một cách năng động và định lượng hơn về quá trình tiến hóa hoàn chỉnh của vật liệu từ biến dạng đến phá hủy, cung cấp một phương tiện thử nghiệm mạnh mẽ cho khoa học vật liệu, nghiên cứu cơ học và ứng dụng kỹ thuật.