在航空航天、能源和化工等工業(yè)領域，許多機件是在高溫下長期服役的，如發(fā)動機、鍋爐設備等，它們對材料的高溫力學性能提出了很高的要求。高溫力學性能是指高溫下物料因抵抗外力作用而產(chǎn)生各種變形和應力的能力。正確地評價材料、合理地使用材料、研究新的耐高溫材料，為上述工業(yè)發(fā)展和材料科學研究的主要任務之一。

數(shù)字圖像相關法dic測量方案

數(shù)字圖像相關測量方法dic是一種非接觸式變形測量方法，它使用相機分別記錄下被測試件表面變形前后的灰度信息，然后通過軟件處理圖像信息，以得到所需的應變場。

dic方法具有實驗設備和過程簡單、能實現(xiàn)全場測量、對測量環(huán)境和隔振要求低等優(yōu)點，尤其適用于復雜極端環(huán)境下的力學測試。

采用新拓三維xtdic三維全場應變測量系統(tǒng)，通過對高溫環(huán)境下材料的形貌、變形、應變的同步測量，可以獲取材料因高溫引起的表面形狀變化，揭示材料失效過程，并能定量給出失效的臨界溫度和應變范圍。

一種典型的dic測量系統(tǒng)示意圖

誤差影響與改進措施

數(shù)字圖像相關法dic和任何測量過程中一樣，誤差會影響測量數(shù)據(jù)，每次新的測試都需要估相對應的不確定性，處理好與測試和后處理相關的誤差來源，并盡量減輕這些誤差，以使位移測量更加可靠。

在高溫材料力學測試中，設備、環(huán)境和操作等因素容易引起測量誤差，其可能的影響因素為：

1、高溫散斑的質(zhì)量，會直接影響dic軟件的運算結果；

2、溫度升高導致試件本身的熱膨脹，引起變形測量誤差；

3、材料試件升溫產(chǎn)生的紅光，對圖像采集有一定影響；

4、測試艙內(nèi)空氣在高溫條件下導致材料表面氧化，對圖像采集造成影響。

針對上述高溫測試影響因素，為降低測量誤差，新拓三維技術工程師通常會根據(jù)實際測試環(huán)境，對應采用以下改進措施：

1、制作對比度高、分布均勻的高質(zhì)量散斑，提升辨識度；

2、高溫階段保持一段時間，待熱膨脹變形穩(wěn)定后加載，消除熱膨脹引起的誤差；

3、加裝窄帶濾光、干涉片，藍光led燈補光，消除高溫產(chǎn)生紅外干擾，實現(xiàn)高質(zhì)量散斑采集；

4、適當抽取艙內(nèi)空氣降低壓強，降低空氣氧化的影響；

數(shù)字圖像相關法dic可以應用于高低溫實驗，但主要局限在800攝氏度以內(nèi)的測量，對于超高溫（直到3000度）的測量基本上還面臨困難。

新拓三維xtdic非接觸式三維光學應變測量系統(tǒng)，采用自主研制的特殊技術散斑制備方法，結合多種窄帶濾光、干涉片，清晰采集高溫散斑圖案，可實現(xiàn)3000攝氏度的高溫全場應變測量。

復合材料高溫拉伸

復合材料作為耐高溫、燒蝕材料，經(jīng)常用于發(fā)動機噴管喉襯、擴張段、燃燒室、燃氣閥、進氣道等關鍵防熱構件，其工作溫度在1500～3500℃，甚至更高。

由于引伸計自身材料的熱膨脹，試樣與引伸計之間會產(chǎn)生滑動，導致誤差增大，且試樣工作時需通電加熱。因此，采用非接觸式dic測量技術，可解決隔熱、絕緣問題，可全面準確地了解復合材料的高溫力學性能。

圖：碳碳復合材料600度拉伸

薄板高溫焊接

高強度薄壁件在船舶、汽車、飛機等領域廣泛應用，薄壁件剛度比較低，焊接易引起彎曲變形、角變形、失穩(wěn)變形等。傳統(tǒng)接觸式測量方法多是單點單方向的測量，無法直觀分析整體變形趨勢。

由于變形的復雜性，理論數(shù)值模擬技術難以準確預測實際變形情況。基于數(shù)字圖像相關技術，獲取薄板焊接過程中全場變形數(shù)據(jù)，分析變形規(guī)律、優(yōu)化焊接工藝，為數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐。

圓筒高溫焊接

高強度管線鋼廣泛應用于油氣管道（特別是天然氣）的運輸，由于管道是一種典型的焊接結構，焊縫及靠近焊縫的母材及熱影響區(qū)不可避免地存在各種形式的焊接缺陷，如裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等。

采用基于數(shù)字散斑相關技術的非接觸測量手段，獲取管道焊縫位置全場變形分布，研究管道在焊接過程中的變形機制及力學行為，最大限度地利用管道的變形能力，確保管道在地震帶、斷層橫移、滑坡和永凍帶等復雜服役環(huán)境下安全穩(wěn)定運行。

激光加熱變形

激光作為能量載體，作用在靶材上后會產(chǎn)生一系列變形，通過非接觸測量手段獲取全場變形數(shù)據(jù)，能夠直觀顯示變形分布規(guī)律，為理論研究提供大量的實驗數(shù)據(jù)，揭示激光與靶材相互作用過程中的規(guī)律，推動變形機理的深入研究，擴大激光的應用范圍。

采用激光加熱鋁合金、鈦合金等板材實驗，獲取加熱至熔穿整個過程的變形數(shù)據(jù)，為理論研究、數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐，進行相關基礎性科學研究，推動激光在國防軍事、工業(yè)加工等重點領域的發(fā)展。