告别“盲人摸象”：高速相机+DIC技术，如何让材料内部的应力集中“显形”？

如何让瞬态形变过程“看得见、算得准”？

本次试拍的核心目标为：完整记录树脂试件在压缩过程中的形变序列，并基于图像序列实现全场应变的定量分析。

该实验面临以下观测难点：

01瞬态形变捕捉：树脂在压缩屈服阶段的形变速率较快，常规成像设备帧率不足，易导致关键变形帧丢失，影响应变演化的连续性分析。

02成像质量要求：DIC技术的分析精度依赖于试件表面散斑纹理在变形前后的灰度匹配质量。环境阴影、反光或成像畸变均会引入匹配误差，降低应变计算的可靠性。

03光路布置约束：为减少试件背面阴影对DIC分析的影响，成像系统需部署于试件正后方，对光路设计与照明均匀性提出较高要求。

针对上述需求，本次试拍构建了由高速相机、双远心镜头与DIC分析软件组成的观测系统。

系统配置与参数：

成像系统部署于压缩装置正后方，镜头光轴垂直于试件表面，确保压缩全过程被完整记录，且采集序列无关键帧丢失。

采集后的图像序列随后导入分析系统。结合空间标定将像素换算成实际尺寸后，系统逐帧追踪散斑运动并计算关键点位移与局部应变读数。系统在试件垂直方向上设定了“标距1”和“标距2”的虚拟引伸计。左侧数据面板实时反馈了标距段内的位移差（|V|）与平均应变读数（με），为压缩变形提供了精准的定量数据支撑。

可以看到形变的四个阶段：

1.加载初期：弹性响应阶段，整体形变均匀

•现象与数据：样件整体处于弹性响应阶段，标距1的平均应变为微小的正值（+161.7 με），上下两端位移（|V|）极小（0.184 mm 和 0.110 mm）。

•特征：试件几何结构保持完整，未见明显的局部塌陷或应力集中，形变主要表现为整体受压初期的均匀响应。

2.屈服阶段：应变急剧突变，局部开始失稳

•现象与数据：标距1的应变读数发生剧烈跳跃，达到 -93150.1 με（约 -9.3% 的压应变）。上端位移迅速增大至 2.6457 mm。

•特征：样件跨过弹性极限进入塑性屈服阶段。肉眼可见中部层间区域的孔胞开始向内凹陷与倾斜，载荷开始向结构的薄弱处集中。

3.深度压缩：应变达到极值，中部结构剧烈屈曲

•现象与数据：标距1的压应变达到峰值 -204553.1 με（约 -20.4%），上端位移激增至 4.4879 mm，下端位移为 1.1451 mm。

•特征：试件中部结构被严重压扁，两侧孔胞发生大幅度内凹与扭曲。同时，上下端位移数据的显著差异表明，试件在压缩过程中受力与变形并非完全均匀，上部区域的形变程度明显大于下部。

4.变形协调：局部重排，两端压实程度高于中间

•现象与数据：标距1的平均应变回落至 -122619.7 με（约 -12.2%），上端位移调整至 3.2698 mm。

•特征：在经历剧烈压缩后，试件内部挤压的材料发生横向膨胀或局部结构重排，导致垂直方向的整体压缩率出现动态调整。图像显示，试件的上下两端区域已被压实，而中部仍保持着较高的应变集中状态。

3.2拉格朗日应变场的定量表征

演化机制总结：整体来看，该样件的压缩变形并非沿高度均匀分布，而是以中部层间界面为主控带，并向节点和自由边扩展。仅依据整体位移难以识别这一局部应变集中，需借助高分辨率全场测量才能捕捉其演化路径。

本次试拍验证了深视智能高速相机与DIC技术相结合在树脂压缩形变分析中的可行性，其方法学价值体现在以下方面：

01过程完整性和应变定量化：实现了宏观力学响应与局部变形的时空对齐。500 fps的高频采集将宏观压盘位移与试件局部的微应变（峰值达 -20.4%）建立定量对应关系，直观证实了该样件以“中部层间界面为主控带、向边缘扩展”的非均匀变形机制，为揭示局部屈曲失稳提供了直接实证。

02成像可靠性：验证了非接触式视觉测量的可靠性。针对镂空结构难以粘贴应变片的局限，双远心镜头有效控制了成像畸变，保证了剧烈变形下散斑匹配的稳定性与拉格朗日应变（Eyy）云图的连续性，证明了光学测量在复杂形变监测中的精度。

深视智能 SH8-125 高速相机结合双远心镜头与DIC分析软件，能够有效实现树脂材料压缩过程中全场应变分布的定量可视化。

该观测方案适用于树脂、复合材料及金属等材料在压缩、拉伸、弯曲等力学测试中的应变场表征，为材料变形与失效机理的研究提供高时空分辨率的实验手段。