Особенности использования программного обеспечения Vic-3D, реализующего метод корреляции цифровых изображений, в приложении к исследованию полей неупругих деформаций
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.2.17Ключевые слова:
алюминиево-магниевый сплав, деформация Людерса, прерывистая текучесть, эффект Портевена-Ле Шателье, корреляция цифровых изображений, критерий математической оценки соответствия изображений, поля деформацийАннотация
В настоящей работе рассмотрены особенности использования видеосистемы Vic-3D со специализированным программным обеспечением, реализующим метод корреляции цифровых изображений, в приложении к экспериментальному изучению полей неупругих деформаций в условиях проявления эффекта прерывистой текучести материала и формирования полос Портевена-Ле-Шателье. Обсуждаются методические аспекты численной обработки экспериментальных данных, получаемых в испытаниях на одноосное растяжение плоских образцов из алюминиево-магниевого сплава АМг2м. Показан алгоритм нахождения оптимальных параметров корреляционной обработки (размера подмножества и величины шага по координате), проведена оценка их влияния на точность анализа, на сходимость решения, на степень детализации полей перемещений и деформаций, на размер краевой зоны и временные затраты вычислений. В качестве примера представлены результаты построения неоднородных полей продольных деформаций для момента времени, соответствующего продвижению по поверхности образца полосы локализованного пластического течения.
Скачивания
Библиографические ссылки
Вильдеман В.Э., Третьяков М.П., Третьякова Т.В., Бульбович Р.В., Словиков С.В., Бабушкин А.В., Ильиных А.В., Лобанов Д.С., Ипатова А.В. Экспериментальные исследования свойств материалов при сложных термомеханических воздействиях / Под ред. В.Э. Вильдемана. - М.: Физматлит, 2012. - 204 с.
2. Вильдеман В.Э., Бабушкин А.В., Третьяков М.П., Ильиных А.В., Третьякова Т.В., Ипатова А.В., Словиков С.В., Лобанов Д.С. Механика материалов. Методы и средства экспериментальных исследований: учебное пособие / Под ред. В.Э. Вильдемана. - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011. - 165 с.
3. Адамов А.А. Численная обработка экспериментальных данных, полученных с использованием современных испытательных машин, для идентификации реологических моделей // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2013. - Т. 6, № 2. - С. 131-139. DOI
4. Sutton M.A., Wolters W.J., Peters W.H., Ranson W.F., McNeill S.R. Determination of displacement using an improved digital correlation method // Image Vision Comput. - 1983. - Vol. 1, no. 3. - P. 133-139. DOI
5. Sutton M.A., Orteu J.-J., Schreier H.W. Image correlation for shape, motion and deformation measurements. - Columbia, SC, USA: University of South Carolina, 2009. - 364 p.
6. Криштал М.М. Неустойчивость и мезоскопическая неоднородность пластической деформации (аналитический обзор). Часть I. Феноменология зуба текучести и прерывистой текучести // Физ. мезомех. - 2004. - Т. 7, № 5. - С. 5-29.
7. Криштал М.М. Неустойчивость и мезоскопическая неоднородность пластической деформации (аналитический обзор). Часть II. Теоретические представления о механизмах неустойчивости пластической деформации // Физ. мезомех. - 2004. - Т. 7, № 5. - С. 31-45.
8. Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. - Новосибирск: Наука, 2008. - 328 с.
9. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. - М.: ИЛ, 1954. - Т. 1. - 648 с.
10. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. - Новосибирск: Наука, 1990. - 255 с.
11. Панин В.Е., Егорушкин В.Е. Неравновесная термодинамика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. Корпускулярно волновой дуализм пластического сдвига // Физ. мезомех. - 2008. - Т. 11, № 2. - С. 9-30.
12. Соковиков М.А., Баяндин Ю.В., Ляпунова Е.А., Плехов О.А., Чудинов В.В., Наймарк О.Б. Локализация пластического сдвига и механизмы разрушения при динамическом нагружении металлов // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2013. - Т. 6, № 4. - С. 467-474. DOI
13. Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел. - М.: Наука, 1977. - 384 с.
14. Работнов Ю.Н. Модель упруго-пластической среды с запаздыванием текучести // ПМТФ. - 1968. - № 3. - С. 45-54. DOI
15. Ломакин Е.В., Мельшанов А.Ф. Поведение малоуглеродистых сталей при растяжении // МТТ. - 1971. - № 4. - С. 150-158.
16. Работнов Ю.Н., Суворова Ю.В. О законе деформирования металлов при одноосном нагружении // МТТ. -1972. - № 4. - С. 41-54.
17. Tretiakova T.V., Vildeman V.E. Relay-race deformation mechanism during uniaxial tension of cylindrical samples of carbon steel: using digital image correlation technique // Fracture and Structural Integrity. - 2013. - No. 24. - P. 1-6. DOI
18. Portevin A., Le Chatelier F. Sur un phénomène observé lors de l’essai de traction d’alliages en cours de transformation // Comptes Rendus de l’Académie des Sciences Paris. - 1923. - No. 176. - P. 507-510.
19. Криштал М.М., Хрусталев А.К., Волков А.В., Бородин С.А. Зарождение и рост макрофлуктуаций пластической деформации при прерывистой текучести и деформации Людерса: результаты высокоскоростной видеосъемки // ДАН. - 2009. - Т. 426, № 1. - С. 36-40.
20. Tretyakova T.V., Wildemann V.E. Study of spatial-time inhomogeneity of serrated plastic flow Al-Mg alloy: using DIC-technique // Fracture and Structural Integrity. - 2014. - No. 27. - P. 83-97. DOI
21. Sutton M.A., Zhao W., McNeill S.R., Helm J.D., Piascik R.S., Riddell W.T. Local crack closure measurements: development of a measurement system using computer vision and a far-field microscope // Advances in fatigue crack closure measurement and analysis / Ed. by R.C. McClung, J.C. Newman. - American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 1999. - Vol. 2. - P. 145-156.
22. Sutton M.A., Helm J.D., Boone M.L. Experimental study of crack growth in thin sheet 2024-T3 aluminum under tension-torsion loading // Int. J. Fracture. - 2001. - Vol. 109, no. 3. - P. 285-301. DOI
23. McGinnis M.J., Pessiki S., Turker H. Application of three-dimensional digital image correlation to the core-drilling method // Exp. Mech. - 2005. - Vol. 45, no. 4. - P. 359-367. DOI
24. Lord J.D., Penn D., Whitehead P. The application of digital image correlation for measuring residual stress by incremental hole drilling // Appl. Mech. Mater. - 2008. - Vol. 13-14. - P. 65-73. DOI
25. Третьякова Т.В., Вильдеман В.Э. Исследование развития трещин при сложных режимах нагружения методом корреляции цифровых изображений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2012. - Т. 78, № 6. - С. 54-58.
26. Третьякова Т.В., Спаскова Е.М. Экспериментальное исследование предельных напряженно-деформированных состояний квазихрупкого материала с использованием метода корреляции цифровых изображений // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2013. - № 2. - С. 186-198.
27. Вильдеман В.Э., Третьякова Т.В., Лобанов Д.С. Методика экспериментального исследования закритического деформирования на образцах специальной усложненной конфигурации с применением метода корреляции цифровых изображений // Вестник ПГТУ. Механика. - 2011. - № 4. - С. 15-28.
28. Вильдеман В.Э., Третьякова Т.В., Лобанов Д.С. Учёт жёсткости нагружающей системы при испытаниях полунатурных образцов крупноячеистого композиционного материала // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2012. - № 2. - С. 34-49.
29. Шибков А.А., Желтов М.А., Золотов А.Е., Денисов А.А. Акустическая эмиссия при распространении полосы Людерса в сплаве АМг6 // Вестник Тамбовского государственного университета. Естественные и технические науки. - 2010. - Т. 15, № 3-2. - С. 1269-1273.
30. Шибков А.А., Золотов А.Е., Желтов М.А. Акустический предвестник неустойчивой пластической деформации // ФТТ. - 2010. -Т. 52, № 11. - С. 2223-2231. DOI
31. Hartman W.F. Acoustic emission and the Portvein-Le Chatelier effect // Exp. Mech. - 1974. - Vol. 14, no. 1. - P. 19-23. DOI
32. Louche H., Bouabdallah K., Vacher P., Coudert T., Balland P. Kinematic fields and acoustic emission with the Portevin-Le Chatelier effect on an Al-Mg alloy // Exp. Mech. - 2008. - Vol. 48, no. 6. - P. 741-751. DOI
33. Benallal A., Berstad T., Børvik T., Hopperstad O.S., Koutiri I., Nogueira de Codesa R. An experimental and numerical investigation of the behaviour of AA5083 aluminium alloy in presence of the Portevin-Le Chatelier effect // Int. J. Plasticity. - 2008. - Vol. 24, no. 10. - P. 1916-1945. DOI
34. Третьякова Т.В., Третьяков М.П., Вильдеман В.Э. Оценка точности измерений с использованием видеосистемы анализа полей перемещений и деформаций // Вестник ПГТУ. Механика. - 2011. - № 2. - С. 92-100.
35. Любутин П.С. Алгоритмы и программные средства анализа оптических изображений поверхности материалов для оценки их деформаций: Автореф. дис. канд. тех. наук. - Томск, ИФПМ СО РАН, 2009. - 20 с.
36. Панин С.В., Сырямкин В.И., Любутин П.С. Оценка деформаций твердых тел по изображениям поверхности // Автометрия. - 2005. - Т. 41, № 2. - С. 44-58.
37. Любутин П.С., Панин С.В. Исследование точности и помехоустойчивости построения векторов перемещений при оценке деформаций оптико-телевизионным методом // ЖВТ. - 2006. - Т. 11, № 2. - С. 52-66.
38. Плешанов В.С., Кибиткин В.В., Панин В.Е. Экспериментальная оценка типа разрушения и характеристик трещиностойкости поликристаллов оптико-телевизионным методом на мезоуровне при циклическом нагружении // Физ. мезомех. - 1999. - Т. 2, № 2. - С. 87-90.
39. Pan B., Xie H., Wang Zh., Qian K., Wang Zh. Study on subset size selection in digital image correlation for speckle patterns // Opt. Express. - 2008. - Vol. 16, no. 10. - pp. 7037-7048. DOI
40. Степнов М.Н. Вероятностные методы оценки характеристик механических свойств материалов и несущей способности элементов конструкций. - Новосибирск: Наука, 2005. - 342 с.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2014 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.