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散斑系统应用案例—有限元分析（FEA）验证

在固体力学、实验力学领域，有限元模拟可以在一定程度上代替实验手段， 但由于单元划分、形函数的选取、迭代参数的选定和材料模型的建立， 正确的初值和边界条件以及适当准则判据的选择都会对模拟的精度和结果产生重要的影响。因此，很有必要对有限元分析（FEA）结果进行验证。本实验采用XTDIC数字图像相关系统，不仅实现了有限元分析的验证，而且所得的测量结果还可以进一步指导FEA。

XTDIC数字散斑系统与电子引申计比对试验

实验器材：

拉伸机及其配套计算机和操作软件，引伸计，2个工业CCD摄像机，1个LED光源，显微应变，1台高性能计算机，三维数字散斑应变测量分析系统和数据处理软件，三角架以及其他辅助器件等。

引伸计是测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器，通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离为标距，标距的变化（伸长或缩短）为线变形。构件变形，传感器随着变形，并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放大。记录器（或读数器）将放大后的信号直接显示或自动记录下来。

XTDIC数字散斑系统界面

试验现场

实验配合材料拉伸机进行，首先，对被测制件喷漆处理，岩土显微应变，形成表面散斑特征，然后，利用拉伸机夹紧装置将自制的长方形薄板件固定，并在制件表面布置引伸计（标距为50毫米），如图所示。布置完成后，启动拉伸机拉伸试件，同时开启相机进行图像采集，钢结构显微应变，

（1）试件表面轮廓测量

采用数字散斑三维变形测量方法，首先进行图像匹配，然后，计算得到被测试件表面感兴趣点的三维空间坐标，显微应变测量，有这些坐标可以重构出试件的表面轮廓。下图显示了拉伸过程中制件表面的形貌。

两像机图像匹配

网格显示 面片显示

三维表面轮廓重构

（2）试件表面三维位移

计算得到被测试件表面感兴趣点的三维位移。在试件的拉伸过程中，随着材料拉伸机夹头的移动，试件的总的位移变化如下图所示。

 夹头位移为0.1mm时       夹头位移为0.5mm时

夹头位移为0.9mm时       夹头位移为1.3mm时

夹头位移为1.5mm时      夹头位移为1.8mm时

（3）试件表面应变

可以计算得到被测试件表面感兴趣点的应变。下图显示了计算得到的试件在拉伸过程中表面的醉大主应变。

夹头位移为0.1mm时     夹头位移为0.5mm时

夹头位移为0.9mm时     夹头位移为1.3mm时

夹头位移为1.5mm时      夹头位移为1.8mm时