基于DIC方法的结构件变形测量及有限元模拟

发布时间：2017-10-09 19:35

  本文关键词：基于DIC方法的结构件变形测量及有限元模拟

  更多相关文章： DIC方法 有限元模拟 三点弯曲 拉压非对称性 镁合金 拉扭应变测量

【摘要】：数字图像相关(DIC)方法是上个世纪八十年代初发展起来的一种现代的光学测量方法。它具有可用白光光源,全场测量、非接触、光路简单、测量范围大等优点,具有广阔的应用前景。利用DIC测量技术可获得被测物体表面的全场应变,这对于结构件在载荷作用下力学响应分析十分重要,同时也为复杂问题的有限元模拟提供了实验验证,这对于提高结构件有限元模拟的精度和可靠性有非常重要的价值。本文利用GOM光学全场应变DIC测量系统,对一系列结构件在不同载荷下的全场应变进行了测量,并进行了相应的有限元模拟,对相关的应变测量和弹塑性问题进行了研究。本文主要开展了以下工作：1、开展了中心带孔铝合金薄板的拉伸实验,对实验过程进行DIC测量和有限元模拟。重点研究了圆孔附近应变场的分布,对DIC测量和有限元模拟中孔边应变场的差异进行分析,得出结论：DIC方法的测量精度受到散斑网格的限制,若网格较稀疏,将导致局部应力集中区测量应变小于真实应变；2、针对镁合金结构件和铝合金结构件开展了实验研究：进行了AZ31B镁合金的单调压缩、单调拉伸实验；对5083铝合金进行了单调拉伸实验；分别对相同尺寸的镁合金结构件和铝合金结构件进行了三点弯曲实验和有限元模拟。研究了镁合金本构关系拉压非对称对其有限元模拟结果的影响,提出了改进的方法：对有限元模型中的受拉区和受压区赋予相应的材料参数;3、针对材料多轴试验中的薄壁圆管拉扭试样,提出并实现了一种基于图像的单相机拉扭应变测量方法。该方法在试样表面制作标记线并使用相机记录试验过程中标记线的位置变化,通过研究图像上试样标记线与中轴线交点高度的改变,并结合标记线的斜率特征,利用Matlab软件编程计算,实现了试样表面的拉扭应变测量。通过试验将使用该方法的结果与DIC的测量结果进行了对比,两者的测量结果相吻合,验证了该方法测量结果的准确性。
【关键词】：DIC方法 有限元模拟 三点弯曲 拉压非对称性 镁合金 拉扭应变测量
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 数字图像相关方法的精度研究12-14
• 1.2.2 镁合金的拉压非对称性及弯曲性能14-15
• 1.2.3 薄壁圆筒试样拉扭应变测量方法15-16
• 1.3 现有研究的不足16
• 1.4 本论文主要研究内容16-18
• 第2章 带圆孔平板拉伸的全场应变测量与模拟18-28
• 2.1 带孔薄板拉伸的有限元模拟18-19
• 2.2 DIC与有限元模拟结果的比较分析19-26
• 2.2.1 拉伸量0.1mm时的应力应变19-22
• 2.2.2 拉伸量1mm时的应力应变22-26
• 2.3 小结26-28
• 第3章 结构件三点弯曲实验测量和有限元模拟28-46
• 3.1 材料基础力学性能实验28-31
• 3.1.1 镁合金的拉伸和压缩实验28-30
• 3.1.2 铝合金拉伸实验30-31
• 3.2 结构件三点弯曲实验31-35
• 3.2.1 铝合金结构件的三点弯曲实验31-33
• 3.2.2 镁合金结构件的三点弯曲实验33-35
• 3.3 三点弯曲的有限元模型和材料参数35-36
• 3.4 铝合金三点弯曲有限元模拟与实验测量结果比较36-39
• 3.5 镁合金三点弯曲有限元模拟与实验测量结果比较39-44
• 3.5.1 应变云图的比较分析40-43
• 3.5.2 局部应变值的比较分析43-44
• 3.5.3 位移荷载曲线比较分析44
• 3.6 小结44-46
• 第4章 基于图像的薄壁圆管拉扭应变测量方法46-54
• 4.1 拉扭应变测量手段46
• 4.2 测量方法46-50
• 4.2.1 制作标记线46-47
• 4.2.2 图像处理47-49
• 4.2.3 拉扭应变的计算49-50
• 4.3 与DIC测量结果的对比验证50-53
• 4.4 测量方法优缺点分析53
• 4.5 小结53-54
• 结论54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果62

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本文编号：1002037