高温高速超大构件皆可测！DIC攻克多尺度全场应变

2026/8/6 18:11:27

传统接触式应变片仅能单点采集数据，难以捕捉裂纹扩展、大变形、高温、高速冲击、微小芯片、大型构件等复杂场景下全域力学演化。数字图像相关（DIC）依托双目/多目立体视觉与数字散斑匹配算法，实现非接触、全场、多尺度、极端工况兼容的三维位移应变同步测量。新拓三维XTDIC全系列测量平台覆盖显微、常规、高温、高速、超大视场机型，一站式满足高校科研、工业可靠性验证、高端装备严苛力学试验需求。

传统测量方案痛点

1、测点局限：应变片、激光测振仅能单点/单线采集，应力集中、裂纹尖端应变无法完整捕捉，极易遗漏关键失效区域；

2、工况适配差：高温热辐射、高速冲击瞬态过程、透明软物质、超大尺寸构件、微小芯片热翘曲场景下，接触传感器易失效、引入附加载荷；

3、尺度断层：单一设备无法兼顾常规尺寸与数米级大型结构件，跨尺度试验需多套设备，数据无法统一对标；

4、动态捕捉缺失：霍普金森杆、产品跌落、爆炸冲击微秒级变形转瞬即逝，普通相机丢失关键形变帧，无法还原动态力学全过程。

5、危化测试受限：含能颗粒、PBX炸药压装等危化试验，常规光学设备无防爆防护，接触式检测易干扰粉体流动，CT检测成本高、无法实时观测颗粒动态流散。

数字图像相关DIC系统与产品方案

2.1、核心技术原理

采用双目/多相机立体视觉采集试件表面人工数字散斑序列图像，通过数字图像相关算法逐帧匹配散斑灰度特征，解算三维全场位移、应变、挠度，输出可视化应力云图与时程变化曲线，全程无传感器接触、不损伤试样。

2.2、DIC系列应用场景适配（对应多尺度+极端工况）

1、标准双目DIC系统：通用材料拉伸、疲劳、复合材料、岩土、轨道交通结构件准静态测试，支持特殊工况定制防护装置；

2、XTDIC-SPARK高速型：搭配万帧级高速相机，同步触发捕捉毫秒/微秒级冲击、跌落、爆炸动态变形；

3、高温专用DIC系统：配套耐高温散斑、窄带滤光光路，耐受室温至2000℃高温试验；

4、XTDIC-MICRO显微型：微米级精度，适配芯片、微型封装、薄膜微小构件热翘曲测量；

5、多相机阵列DIC系统：多测头协同标定，统一空间坐标系，完成大型混凝土梁、大型工装等超大视场一体化全域测量。

分领域试验应用案例

高校/科研领域应用

案例1：多孔结构复合材料变形测量

试验方案：双目DIC测量系统联动万能试验机，全程追踪多孔结构加载下整体形变与局部应力集中，同步输出特征点位位移变化曲线，精准观测层间脱粘、纤维断裂、离面变形全过程。

案例2：透明水凝胶软物质大变形测量

试验难点：水凝胶透光、表面反光、变形量极大；解决方案：设备搭载高动态范围成像模块，强化散斑识别能力，支持与红外设备联用，同步获取温度-应变耦合场。

案例3：岩石巴西劈裂裂纹扩展监测

试验方案：XTDIC-SPARK高速DIC测量系统高帧率采集岩石破坏全过程，完整记录裂纹萌生、分叉、贯通瞬态应变突变，量化岩石抗拉失效演化规律。

案例4：多相机矩阵DIC大尺寸混凝土裂纹监测

试验方案：大型试验混凝土梁在荷载与温湿度循环作用下易产生随机裂纹，常规双目DIC方案存在测点盲区、视场不足、无法全尺寸动态观测等短板。

采用多相机矩阵DIC阵列，经全局统一标定构建共享三维坐标系，可联动液压加载设备同步采集，适配1-10米级混凝土构件全域测量，同步采集力、温湿度多物理场数据，为结构耐久性、承载力分析提供完整量化数据。

工业制造可靠性领域

案例1：油气管道爆炸冲击防护瞬态变形测试

试验方案：爆炸冲击属于微秒级瞬态载荷，常规DIC设备难以捕捉冲击波作用下构件瞬时形变，接触式传感器极易被冲击损毁。依托高速DIC测量系统，搭载超高帧率高速相机，可在户外试验环境下远距离非接触采集图像，规避爆炸冲击对测量设备与传感器的破坏，完整获取冲击瞬间全域变形信息。

案例2：特设计防水装置-水下环境三维动态测量

试验方案：三维动态DIC系统特设计防水装置，确保DIC测量头的防水；DIC算法建立不同的折射校正模型，对防水装置透镜的畸变进行修正，以保证DIC测量系统在测量水下目标时的精度。

案例3：变压器交变载荷振动疲劳ODS模态分析

试验方案：动态DIC锁相环技术，高频采集高频交变载荷下全场微应变，输出频域振型分布，定位大型装备长期振动疲劳损伤区域。

高端装备领域

案例1：2600℃航天耐高温材料拉伸试验

试验难点：高温空气热畸变、试件热辐射过曝；解决方案：定制高温光学窗口、专用耐高温散斑与窄带滤光光路，算法自动校正热成像干扰，实现超高温全场应变测量。

案例2：防爆双目DIC｜PBX含能颗粒宏观压装流散与变形测量

试验方案：PBX为高能炸药颗粒+高分子粘结剂复合含能材料，压装成型质量直接决定爆轰性能与安全性；传统方案无法实时观测模具内颗粒动态流动、全域变形。

双目DIC测量系统，整机定制隔爆防护罩，搭配防爆小型力学试验机；同步接入压力机力信号，联动红外测温设备。实时可视化颗粒填充均匀性、流动模式，量化压坯全域变形、致密化分布，定位应变集中区域，支撑含能材料压装工艺优化，防爆结构满足危化试验安全规范。

案例3：防爆显微DIC｜含能颗粒细观微观变形特征观测

试验方案：PBX颗粒细观尺度流动、局部微应变、颗粒间界面变形，无法通过常规DIC设备观测；危化微观测试存在防爆安全硬性要求。

显微DIC技术捕捉微米级颗粒滑移、界面微应变演化，区分宏观压装与细观颗粒流动变形机制；结合多路测温系统同步获取温度-应变耦合数据，完善PBX流散性能、分步压装工艺理论研究。

方案应用总结

新拓三维XTDIC数字图像相关DIC系列产品方案，依靠双目立体视觉、多相机阵列、高速显微高温模块化硬件，配套危化专属防爆防护方案，打通多尺度、极端工况、危化特种测试全场应变测量全场景，广泛服务高校材料力学科研、3C/汽车工业可靠性验证、航空航天/高端装备测试，为复合材料、高温材料、高速冲击、大型结构、PBX含能颗粒等各类力学试验提供可视化、可量化、高精度、安全合规的光学测量完整解决方案。