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聚合物基复合材料拉伸性能数字图像相关试验方法

1范围

本文件规定了采用数字图像相关方法测量聚合物基复合航空材料拉伸性能的试验设备、试样、试验条件、试验步骤、数字图像相关计算过程和试验报告等。

本文件适用于常温下采用数字图像相关方法测量聚合物基复合航空材料的拉伸性能。

2规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则

GB/T3354定向纤维增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法

3术语与定义

GB/T3354界定的术语和定义适用于本文件。

3.1

图像分辨率imageresolution

图像中包含的像素总数。

3.2

光学分辨率opticalresolution

成像系统对被成像物体细节进行分辨的能力。

3.3

帧率framerate

相机每秒采集的图像数。

3.4

立体角stereoangle

两个相机系统光轴之间的夹角。

3.5

视场fieldofview

通过镜头投射到成像元件上的物方空间区域。

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3.6

图像灰度graylevel

图像采集系统记录的图像强度。

3.7

数字图像相关digitalimagecorrelation

-种基于数字图像匹配的全场变形测量技术。

3.8

标定calibration

标定数字图像相关双相机系统内外参的过程。

3.9

标定分数calibrationscore

标定数字图像相关系统时光束平差优化过程的残差。

3.10

散斑specklepattern

试件表面随机分布的黑色圆形特征点。

3.11

散斑粒径diameterofspeckle

散斑图中斑点的直径。

3.12

散斑随机度randomofspecklepattern

散斑图中斑点位置的随机度。

3.13

散斑占空比rateofspecklepattern

散斑图中斑点和空白区域面积比值。

3.14

匹配准则matchcriterion

用于衡量图像子区相关度的数学公式。

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3.15

插值函数interpolationfunction

用于计算亚像素灰度的函数。

3.16

感兴趣区域areaofinterest

用于分析的试样表面区域。

3.17

步长stepsize

计算子区位移的像素网格点的间距。

3.18

子区subset

用于数字图像相关匹配的局部图像单元。

3.19

子区形函数subsetshapefunction

描述子区内位移场的函数。

3.20

本底噪声noisefloor

静态时测出的应变的标准差。

4试验原理

对薄板长直条试样，通过夹持端夹持，以摩擦力加载，在试样工作段形成均匀拉力场，通过相机追踪试样表面的散斑图案，得到试样表面位移分布，测试材料拉伸性能。

5试验设备

5.1试验机

试验机应符合GB/T3354的规定。

5.2测试设备

5.2.1数码相机

数码相机应采用单色工业相机，图像分辨率应大于等于400万像素。相机分辨率和测量精度关系见附录A。

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5.2.2镜头

镜头应适配相机芯片，镜头光学分辨率不低于相机分辨率，镜头前应加上与光源适配的带通滤光片，宜采用焦距为50mm定焦镜头，光圈环和对焦环应有锁紧装置。

5.2.3固定系统

相机固定系统应有锁紧装置，且在试验过程中保持稳定。

5.2.4立体角

相机立体角设置在35°±5°。

5.2.5光源

光源宜采用波长为450nm～480nm的均匀蓝色LED光源。

6试样

6.1散斑样式

试样表面采用的散斑样式见图1。散斑粒径为4像素，随机度为0.3，占空比为0.5。

图1散斑样式

6.2散斑制作方法

试样表面散斑应采用UV平板打印机打印，打印分辨率不小于300dpi，先打印胶层，再打印白底，最后打印散斑点。

7试验条件

试验条件应符合GB/T1446中标准环境条件规定。

8试验步骤

8.1试验步骤应符合GB/T3354规定的内容。

8.2清洁

试验前应清洁镜头、成像元件和标定板，确保没有污垢、灰尘或其它异物。

8.3相机架设

应保证感兴趣区域在两个相机图像中部。见图2。

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图2相机视场示意图

说明：

1——图像视场范围；

2——加强片；

3——感兴趣区域。

8.4相机对焦

应保证感兴趣区域在两相机中全部清晰。

8.5帧率

应设置相机帧率不低于2Hz。

8.6光圈

两个相机的光圈大小