본 연구는 DSE(디지털 반점 관련 법) 3차원 전장 응변 측정 시스템을 채택하여 켈 측정 제어 고정밀 재료 시험기와 결합하여 재료가 압축 하중에서 전장 변형 진화에 대한 정확한 계량화 분석을 실현하였다.로드 과정 중의 3차원 전체 응변 분포 데이터를 동시에 수집함으로써 시스템은 재료가 탄성 변형에서 가소성 굴복, 파괴에 이르는 전 과정 응변 진화 법칙을 제시하여 재료 역학 성능 평가와 실효 메커니즘 연구에 고해상도, 비접촉식 계량화 수단을 제공하였다.

1. 시스템 통합 및 시험 방법

1.시험 시스템 구성:

로드 장비: 정확하고 안정적인 축 압축 하중을 제공하고 하중-변위 데이터를 실시간으로 기록하는 카일 측정 제어 시험기.

측정 시스템: 고해상도 듀얼 눈 카메라, 전용 플레어 투사 광원 및 이미지 처리 소프트웨어를 포함하는 DSE 3D 전체 플렉시블 측정 시스템.시험 부품 표면에 높은 대비도의 무작위 반점 무늬를 미리 제조하다.

동기화 제어: 신호를 트리거하여 시험기와 DSE 시스템의 동기화를 실현하여 역학 데이터가 응변 이미지 프레임에 대응하도록 확보한다.

2. 시험 절차:

제조된 시험 부품을 카일 측정 제어 시험기 압축 클램프에 설치하다.

DSE 시스템은 3D 좌표 매핑 관계를 설정하기 위해 시험 부품을 듀얼 카메라로 식별합니다.

변위 제어 또는 힘 제어와 같은 파일럿 로더를 설정하고 DSE 시스템 연속 이미지 수집을 시작합니다.

압축 테스트를 시작하고 시스템은 하중, 변위 및 시험 부품 표면 시퀀스 이미지를 동기화합니다.

시험이 끝난 후, DSE 소프트웨어를 통해 이미지 시퀀스를 처리하고, 전체 3차원 변위 및 응변장을 계산한다.

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2. 변형진화 정밀량화분석

1.전체 변형 시각화:

변위장: 시험부품 표면의 각 점이 3차원 공간에서의 변위 벡터를 획득하여 압축 과정 중의 전체 꼬임, 국부 굴곡 등의 현상을 직관적으로 나타낸다.

응변장: 세로압축응변(εyy), 가로팽창응변(εxx, εzz) 및 절단응변(εxy 등)을 포함한 전장분포구름도를 계산하여 응변국부화구역을 뚜렷이 나타낸다.

2. 핵심 변형 단계의 계량화:

탄성단계: 응변장이 균일하게 분포되고 거시적응변은 시험기의 위치이동데터와 고도로 부합되며 재료의 탄성계량을 정확하게 계산할수 있다.

굴복과 가소성 흐름: 응변장에 국부적인 집중(예를 들어"커팅 벨트"또는"드럼"구역)이 나타나면 DSE 시스템은 굴복의 시작점 위치와 가소성 구역 진화 과정을 정확하게 포착할 수 있다.

파괴 단계: 균열의 발생 위치, 확장 경로 및 주변 응변 집중 정도를 실시간으로 추적하고 파괴 기리를 계량화 분석한다.

3. 데이터 비교 및 검증:

DSE 시스템에서 측정한 로컬 임기응변과 시험기 인신계 또는 임기응변 슬라이스 데이터를 비교하여 정확성을 검증합니다.

전체 데이터를 이용하여 시험 부품의 기하학적 불균형성이나 재료 결함이 변형 국부화에 미치는 영향을 분석한다.

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3. 기술적 우세

1.높은 공간 해상도: 전통적인 점식 측정 (응변 필름) 의 한계를 극복하고 백만 화소 급수 거점의 응변 정보를 획득하여 국부 응변 집중을 누락 없이 포착한다.

진정한 3D 측정: 면 내부(In-plane)와 이면(Out-of-plane) 변위를 동시에 측정할 수 있으며 굴곡 또는 기울기가 발생할 수 있는 압축 시험 부품에 적용됩니다.

3.비접촉식 측정: 접촉식 센서가 시험 부품 (특히 유연성 또는 작은 사이즈 시험 부품) 에 대한 방해를 피하고 고온, 저온 등 환경에 적용된다.

4.동적 진화 기록: 전체 기록 변형 전 과정, 임의의 순간의 응변 상태를 추적 분석할 수 있습니다.

5.카일 측정 제어 시험기와의 원활한 통합: 역학 데이터와 광학 측정 데이터의 엄격한 동기화를 보장하고 하중-응변-시간 다차원 관련 분석을 제공합니다.

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4. 응용가치

재료 본체 파라미터 반연: 전체 데이터에 기반한 재료 파라미터 식별을 위해 고정밀 입력을 제공한다.

실효기리연구: 파괴의 기원을 정확하게 확정하고 손상진화과정을 량화분석한다.

시뮬레이션 모델 검증: 유한 요소 분석 (FEA) 과 같은 수치 시뮬레이션에 대한 상세한 전체 변형 데이터를 제공하여 모델 검증 및 수정에 사용합니다.

공정 및 구조 최적화: 압축 하중에 있는 재료 또는 구조의 성능 약점을 평가하고 최적화 설계를 안내합니다.

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결론

DSE 3차원 전장 응변 측정 시스템과 카일 측정 제어 시험기를 결합하여 정확하고 효율적인 재료 압축 변형 분석 플랫폼을 구축하였다.이 기술은 전통적인 방법을 훨씬 능가하는 풍부한 응변장 정보를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 재료의 변형에서 파괴에 이르는 완전한 진화 과정을 더욱 동적이고 정량적으로 제시할 수 있으며, 재료 과학, 역학 연구 및 공학 응용에 강력한 테스트 수단을 제공한다.