MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統

             比利時MatchID公司是由比利時魯汶大學研究DIC數字圖像相關技術的團隊，研究FEM數字模擬的團隊和英國南安普敦大學研究VFM（Virtual Fields Method）虛擬全場參數反求法團隊組建的橫跨光學測量，材料參數反求，有限元仿真等多學科領域研究的*高科技公司。

MatchID團隊專注于研究：

◆DIC算法的優化，DIC精度和空間分辨率；

◆研究材料參數反求方法；

◆研究DIC與FEM仿真分析軟件的直接比對；

        MatchID公司經過10多年的科研創新，推出了具有創新性的產品-MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統。MTI-3D系統的創新性在于成功將實測技術DIC、參數反求技術VFM，有限元仿真技術FEA三大技術整合到統一的平臺：

         MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統，目前應用領域遍及材料力學，疲勞及斷裂力學，結構力學，破壞力學，沖擊力學，振動力學，微納米力學，生物力學等等。廣泛的科研工作者和工程師們利用其非接觸式和全場測量方式，在常規的材料和結構變形測量中替代傳統應變片，LVDT等工具進行應變、位移測量；對于大變形，高低溫應變，非均質材料應變，沖擊變形等領域，MTI-3D更是他們*的*測量工具。

他們使用MTI-3D系統可以快速準確的完成：

◆獲取材料或結構的位移場、應變場、應力場、甚至模態和頻率。

◆反求材料在彈性、塑性階段的本構關系。

◆驗證有限元模型，通過與實測比對達到降低模型誤差目的。

• MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統應用

在產品研發或工程設計中的各個階段都看到MTI-3D/2D系統廣泛的應用場景：

◆為了達到新的性能而采用新材料/工程設計中，而在材料的選擇必須先評估材料的力學性能是否滿足要求，而為了這個目的通常須反求材料的本構關系公式；

◆材料成型工藝中材料的延展性和FLC曲線求解；

◆零部件和局部結構的強度和剛度測量；

◆振動模態分析，耐久性分析，產品碰撞、跌落等沖擊測試等階段；

◆驗證有限元模型，通過與實測比對達到降低模型誤差目的。

MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統讓產品設計分析工程師和工程人員快速獲取材料，零部件及復雜結構全面和局部的三維變形場和應變場，應力場、模態和頻率等信息，并可以進一步反求各種材料的本構關系，然后從正向指導有限元模型的邊界條件設置，而有限元仿真結果完成后，又可以通過實際的測量來驗證FEA的準確性，通過多次跌代比較修正邊界條件，提高模型精度。

*的MTI-3D系統全面提升研發部門的創新效率，提升產品的性能和品質，縮短產品開發周期，搶占市場先機；幫助工程設計分析人員攻克更多科研難題。

1. 材料測試領域應用

MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統在材料測試領域應用主要是在以下階段中：

• /工程設計中，而在材料的選擇必須先評估材料的力學性能能否滿足要求，而為了這個目的通常須利用DIC和VFM完成材料本構公式的反求；
• DIC求解材料成型工藝中材料的延展性和FLC曲線；
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適合工況包含靜態的實驗如：單雙軸拉伸，壓縮，剪切，三點彎曲，斷裂，疲勞，高低溫變形等等等；

動態實驗如：高應變率拉伸壓縮、疲勞、沖擊測試（霍普金斯桿沖擊）等等。

1. VFM-Elasticity虛擬場參數反求法—彈性階段。

1. 準確反求材料彈性階段的本構關系參數如彈性模量（復合材料可計算其分量E11,E22），泊松比，剛度矩陣參數（Q11,Q12，Q22,Q66），剪切模量G12等等。
2. 采用VSG降噪法和網格降噪法；可評估不同的VSG降噪處理和網格降噪處理對參數反求結果的影響，并給出參數分布范圍。
3. 可輸入邊界條件如力值、試件尺寸、復材編制角度等。
4. 適合均質和非均質材料如焊縫、復合材料、結構試件等。
5. 材料模型：彈塑性材料，粘彈性材料、超彈性材料等等。
6. 適應工況：單軸拉伸、壓縮、剪切、雙軸拉伸等。
7. 計算全場應力分布Sxx、Syy、Sxy 。
8. 采用zui的VFM專家算法。
9. Prof. Dr. Fabrice Pierron出版了VFM

方面的書籍《The Virtual Fields Method 》。

1. VFM-Plasticity虛擬場參數反求法—塑性階段。 

• DIC測量到的場數據，大量數據進行多次迭代反求塑性階段的本構關系。
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  • Bilinear, Swift, Voce I, Voce II ,Ludwik等等。
  • residual時的本構方程、應力應變曲線等等。
  • VSG設置對參數靈敏度的影響。
  • DIC輸入的應變場、Elastic-Plastic區域查看。

1. DIC與FEA條件**下的比對，逆解材料參數。 
2. 靜態應用案例列舉
3. 動態應用案例列舉

目前，高速攝影機采樣率zui高可達10MHz. MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統搭配高速攝影機可以*記錄下一些如高速拉伸壓縮試驗，Hopkinson Bar 試驗等實驗中物體表面影像，利用DIC計算獲得位移場、應變場、應力場，再利用VFM反求材料本構關系公式，特別是塑性階段

1. 結構與零部件測試

◆產品在量產前，需要對試制模型進行大量的強度，剛度，振動模態，耐久性，碰撞，沖擊測試等等測試；

◆工程項目中，對關鍵零部件的性能預測；

◆大型結構的仿真分析，現場壽命評估和檢測；

在以上測試中，傳統的測量工具如應變片，位移傳感器LVDT,加速度傳感器，振動計等等，只能獲取有限的局部有限點的數據，為了獲取更多數據往往需要布置大量的測量點，但還是不能滿足分析的需求，而且糟糕的是經常會漏掉關鍵位置，導致測試失敗、產品性能降低、造成風險隱患等等。         MTI-3D非接觸式應變測量與參數反求分析系統的出現*的解決這個問題：

◆利用DIC技術可以快速獲得全場的三維變形和應變數據，讓產品開發人員對結構和零部件的力學行為有全局的把握，也可以深入局部研究；

◆并且可以將測試結果與FEM仿真結果進行比較耦合，通過多次跌代比較修正邊界條件，提高模型精度。

1. 靜態應用案例列舉

          零部件、大型結構的變形和應變監測對于評估產品的性能和品質，結構的力學行、壽命評估等等至關重要，有時候為了獲得更高的精度或者從多個角度甚至360度的測量，我們采用高分辨率相機、多組相機同步監測 。

1. 動態應用案例

零部件和結構的動態應用主要有：沖擊測試（爆炸、鳥撞。。。）、碰撞測試、跌落測試等等。

1. 振動模態測量

 MTI-3D系統可以實現對振動物體表面全場3D位移，變形和應變測量，并可以通過FFT獲得振幅，頻率和振型。

• MTI-3D系統概況

1. 幾乎適用于任何材料和結構。
2. 測量物體大小范圍：從微米級（利用SEM電鏡采集照片）到大于20米大型結構。
3. 適用工況：靜態測試、動態測試（高應變率測試-拉伸和壓縮、沖擊測試、振動測試、疲勞測試、裂紋擴展研究）、顯微鏡或SEM下加載、超高低溫變形量測。。。。。。
4. 可用于實驗室測量和野外監測。
5. 兼容性強，可以實現圖像采集與測試設備的同步進行，記錄外部的力值、位移、溫度等信息；
6. 同時還可以實現與測試設備的通信。

• MTI-3D系統標配

 MTI-3D/2D系統除了標配的系統外，還會根據用戶需求定制相應的系統，詳情請MatchID公司中國區代表龍騰科技LTY 。