7、拉伸测试中的应变分布、位移分析及参数优化

拉伸测试中的应变分布、位移分析及参数优化

1. 应变分布与失效研究

在拉伸测试中，应变分布情况对于理解材料的力学性能至关重要。研究发现，当试样的长宽比足够大时，均匀应变区域仅会出现在试样的中央测试段。对于两种剪切应变，其最大值均出现在试样的右上角。

在失效研究方面，以往的全场研究主要集中在弹性应变上，而此次则通过不同数字图像相关（DIC）计算数据，对试样断裂前的图像进行了详细的断口分析。从图中可以看出，试样断裂前，轴向应变和剪切应变呈现出不均匀分布，整个测试段的应变分布不均匀，且在试样角部存在高应变集中现象，而断裂就发生在试样的上部。轴向应变和最大剪切应变的应变场存在扰动，标准偏差分别为 0.1% 和 0.5%，最大值和最大应变梯度均出现在靠近夹具的顶部。与弹性研究相比，试样角部的剪切应变集中在接近断裂时更为明显。

为了详细研究纤维横向方向的应变，进行了坐标变换。选择与 x - y 坐标系夹角为 φ = -10°，此时 εξ(φ = -10°) 代表纤维方向的应变，εη(φ = -10°) 为垂直于纤维方向的应变（即纤维横向应变）。最高的横向应变出现在靠近试样边缘、夹具区域附近，在右上角的一小部分区域达到最大值。

总体而言，试样断裂前，靠近边缘（靠近标签、夹具处）存在高应变集中现象，且与实际断裂位置重叠。

2. 灵敏度分析 - DIC 参数不确定性量化

为了优化 DIC 测量，对 DIC 分析参数（如子集、步长和窗口大小）进行了详细的虚拟应变计研究，具体步骤如下：
1. 考虑静态和空间噪声底限 ：仅考虑单侧边夹紧试样在零载荷（相机同步验证期间）时，参考图像前一幅图像感兴