基于激光散斑DIC技术的金属热应变原位测量研究

利用激光散斑数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术能够实现金属微应变的无接触、原位测量,但激光散斑的像质如均匀性、灰度梯度、稳定性等对应变测量精度存在较大影响。为了提高激光散斑DIC技术测量金属应变的准确性和测量精度,本文针对激光器选型、激光波长、扩束系统、成像系统等进行了详细的设计、改进和测试。通过定量分析光学系统改进前后的散斑大小、占空比等像质评价参数,确定了激光散斑DIC技术的应变测量精度影响因素,并通过优化激光功率、曝光时间、接圈长度、像距等光路参数,获得了全视场范围分布更加均匀、像质更好的散斑图像,从而提高了激光散斑DIC技术测量应变的准确度和测量精度。利用激光散斑DIC技术实施了金属铝在非真空环境下从室温加热到360℃的热应变测量,测量结果与理论值吻合较好,而且随着温度的升高,测量结果的相对误差不断降低,证明了该方法在金属热应变检测中应用的可行性。