[发明专利]一种动态加载的电测-数字图像相关法同步实验系统及方法

摘要

本发明公开了一种动态加载的电测‑数字图像相关法同步实验系统及方法，包括LED闪光灯光源、电容充电器、超高速摄影机、延迟信号控制器、数据处理中心、实验加载台、落锤、冲击头、数据采集仪、超动态应变仪、桥盒、信号线、屏蔽线、应变片、电源充电线、试件；该系统综合了两种实验方法的优点，通过综合对比分析两种方法同时测得的数据，能够更加准确、科学、定量地研究裂纹起裂及扩展过程中的断裂机理；该系统既能对试件施加动态荷载，也能对试件施加准静态荷载，且同时适用于透明及非透明材料试件的实验测量，应用灵活广泛。

主权项

1.一种动态加载的电测‑数字图像相关法同步实验系统，其特征在于，包括LED闪光灯光源、电容充电器、超高速摄影机、延迟信号控制器、数据处理中心、实验加载台、落锤、冲击头、数据采集仪、超动态应变仪、桥盒、信号线、屏蔽线、应变片、电源充电线、试件；用屏蔽线连接桥盒和试件上的应变片，用信号线将落锤、冲击头和延迟信号控制器连接，并调节延迟信号控制器触发模式为“断通”触发模式，用信号线连接桥盒和超动态应变仪，用信号线连接延迟信号控制器和超动态应变仪，用信号线连接延迟信号控制器和超高速摄影机，用信号线连接超动态应变仪和数据处理中心，用信号线连接超高速摄影机和数据处理中心，用信号线连接超高速摄影机和电容充电器；数据处理中心中安装数字散斑图像计算程序和超动态应变仪配套测试程序；将数据处理中心中安装的超动态应变仪配套测试程序的触发方式设置为外触发；在超动态应变仪配套测试程序设置各项参数和数字散斑图像计算程序设置各项参数；超动态应变仪配套测试程序参数包括输入应变片个数、每个应变片与裂纹扩展路径的垂直距离y、试件中横波波速c₁、试件中纵波波速c₂、试件的剪切模量μ、应变片朝向角α、运动裂纹类型；数字散斑图像计算程序设置各项参数包括：子区窗口：大小31～41像素长；子区间隔：选取0，得到选区每个像素点的位移；勾选不连续区域分析：在子区跨过不连续区域时将子区分割；应变计算窗口：大小选择15个像素长；试件一面喷斑另一面粘贴应变片；超高速摄影机置于试件喷斑表面的正前方30至40厘米处，将超高速摄影机的焦距调节至试件喷斑表面处，将LED闪光灯光源对称地置于试件喷斑表面斜前方，保证光源发出的光线与试件喷斑表面的法线呈45°角；用电源充电线连接电容充电器和LED闪光灯光源；将超高速摄影机的触发方式设置为外触发；向数字散斑图像计算程序中导入散斑参考图像，选取裂纹扩展区域；实验开始时，落锤下落击中冲击头，冲击头对试件施加荷载，使试件产生运动裂纹；落锤和冲击头均为金属制品，落锤击中冲击头的瞬间，落锤、冲击头、信号线形成闭合通路，使延迟信号控制器接到断通信号，延迟信号控制器接到断通信号后，发出触发信号至超动态应变仪和超高速摄影机，超高速摄影机通过信号线传递信号至电容充电器；此时，超动态应变仪开始采集电测数据并存储于数据采集仪中并传输到超动态应变仪配套测试程序，同时，已经过电容充电器充电完毕的LED闪光灯光源开始工作，超高速摄影机拍摄记录数字散斑图像，传输到数字散斑图像计算程序；从而实现了电测法和数字图像相关法的同步测试和两种方法的实验数据同步采集和记录。