本文選題：Vic-3D非接觸測量技術 + 正交試驗　； 參考：《中國民航大學》2016年碩士論文

【摘要】：研究飛機材料損傷變形過程及機理具有非常重要的現實意義,是民用航空領域十分關注的問題之一。傳統的形變測量使用應變片、引伸計等接觸式測量方法,由于直接作用于試樣表面,不可避免地對試樣造成損傷,而且測量效率較低。Vic-3D(Video Image Correlate-3 Dimension)非接觸全場應變測量系統,作為一種新型的形變測量工具,因其非接觸性、高效、準確、無損傷等優(yōu)勢,得到廣泛的關注,但在我國民航領域尚未得到應用。本論文通過使用非接觸測量技術對航空用2024鋁合金進行形變研究,為該方法在民航領域的應用奠定基礎。使用Instron電子萬能試驗機對2024鋁合金板材進行靜態(tài)拉伸試驗,Vic-3D系統測量拉伸過程中應變場變化。首先,通過正交試驗的方法對散斑質量參數、圖像測試系統參數進行優(yōu)化。其次,對無孔試樣裂紋兩側取點,研究裂紋擴展趨勢。再次,研究長短軸之比及開孔面積對試樣力學性能的影響,并沿孔徑方向取點,研究局部應變情況。然后,對比分析Vic-3D非接觸測量方法、引伸計法及Patran建模仿真方法測得試驗結果。最后,使用掃描電鏡對無孔和開孔試樣進行微觀斷口分析。研究結果表明,影響散斑質量的主次因素及最優(yōu)結果分別為:散斑半徑(0.02in),散斑密度(50%),散斑分布隨機性(69%);影響圖像測試系統的主次因素及最優(yōu)結果分別為:子集大小(59個像素),步長值(12個像素),相機之間的角度(20°~25°),光圈值(5.6~8)。對比裂紋兩側數據點應變及應變速率變化情況判定裂紋源,預測試樣失效部位及相應載荷。越靠近試樣開孔位置,應變越集中。減小試樣開孔面積,降低開孔的長短軸之比,可以有效降低試樣的應變集中系數,延長使用壽命。對比三種試驗方法,Vic-3D系統不僅可以記錄拉伸全過程應變情況,而且可以以云圖的形式顯示實際試驗結果,更具有優(yōu)越性。使用掃描電鏡觀察試樣斷口,斷口形貌以韌窩為主,韌窩底部含有鋁銅合金等第二相硬質顆粒。裂紋源均出現在開孔內側,在試樣靠近表面處有快速撕裂的痕跡。
[Abstract]:It is of great practical significance to study the damage and deformation process and mechanism of aircraft material, and it is one of the most concerned problems in civil aviation field.The traditional contact measuring methods such as strain gauge and extensometer are used in the traditional deformation measurement. Because of the direct action on the surface of the specimen, the damage of the specimen is inevitable, and the measurement efficiency is low. Vic-3DX Video Image Correlate-3 dimensional) non-contact full-field strain measurement system.As a new kind of deformation measurement tool, it has been widely concerned because of its advantages of non-contact, high efficiency, accuracy and no damage, but it has not been applied in the field of civil aviation in China.This paper studies the deformation of 2024 aluminum alloy for aviation by using non-contact measurement technology, which lays a foundation for the application of this method in civil aviation.The static tensile test of 2024 aluminum alloy sheet was carried out by using Instron electronic universal testing machine. The strain field was measured by using Vic-3D system.First, the parameters of speckle quality and image testing system are optimized by orthogonal test.Secondly, the crack propagation trend is studied by taking points on both sides of the specimen without holes.Thirdly, the influence of the ratio of long and short axis and the area of opening on the mechanical properties of the specimen is studied, and the local strain is studied by taking the points along the aperture direction.Then, the test results of Vic-3D non-contact measurement, extensometer and Patran modeling and simulation are compared and analyzed.Finally, SEM was used to analyze the microfracture of the porous and open samples.The results show thatThe primary and secondary factors affecting speckle quality and the optimal results are as follows: speckle radius 0.02 inn, speckle density 50m, speckle distribution randomness 690.The primary and secondary factors affecting the image testing system and the optimal results are as follows: subset size (59 pixels, step)The long value (12 pixels), the angle between cameras is 20 擄/ 25 擄, and the aperture value is 5. 6 / 8 / 0.The source of the crack is determined by comparing the variation of strain and strain rate of the data points on both sides of the crack, and the failure position and the corresponding load of the specimen are predicted.The closer it is to the opening position of the specimen, the more concentrated the strain is.The strain concentration coefficient can be reduced effectively and the service life can be prolonged by reducing the opening area and reducing the ratio of the long and short axis of the opening.Compared with the three test methods, the Vic-3D system can not only record the strain of the whole tensile process, but also show the actual test results in the form of cloud diagram, which is more advantageous.The fracture surface of the specimen was observed by scanning electron microscope. The fracture morphology was mainly dimple, and the second phase hard particles such as Al-Cu alloy were found in the bottom of the dimple.The source of the crack appeared in the inner part of the hole and there was a rapid tear near the surface of the specimen.
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V252

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本文編號：1734924