本文選題：Vic-3D非接觸測(cè)量技術(shù) + 正交試驗(yàn)　； 參考：《中國(guó)民航大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：研究飛機(jī)材料損傷變形過程及機(jī)理具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義,是民用航空領(lǐng)域十分關(guān)注的問題之一。傳統(tǒng)的形變測(cè)量使用應(yīng)變片、引伸計(jì)等接觸式測(cè)量方法,由于直接作用于試樣表面,不可避免地對(duì)試樣造成損傷,而且測(cè)量效率較低。Vic-3D(Video Image Correlate-3 Dimension)非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng),作為一種新型的形變測(cè)量工具,因其非接觸性、高效、準(zhǔn)確、無損傷等優(yōu)勢(shì),得到廣泛的關(guān)注,但在我國(guó)民航領(lǐng)域尚未得到應(yīng)用。本論文通過使用非接觸測(cè)量技術(shù)對(duì)航空用2024鋁合金進(jìn)行形變研究,為該方法在民航領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。使用Instron電子萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)2024鋁合金板材進(jìn)行靜態(tài)拉伸試驗(yàn),Vic-3D系統(tǒng)測(cè)量拉伸過程中應(yīng)變場(chǎng)變化。首先,通過正交試驗(yàn)的方法對(duì)散斑質(zhì)量參數(shù)、圖像測(cè)試系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。其次,對(duì)無孔試樣裂紋兩側(cè)取點(diǎn),研究裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)。再次,研究長(zhǎng)短軸之比及開孔面積對(duì)試樣力學(xué)性能的影響,并沿孔徑方向取點(diǎn),研究局部應(yīng)變情況。然后,對(duì)比分析Vic-3D非接觸測(cè)量方法、引伸計(jì)法及Patran建模仿真方法測(cè)得試驗(yàn)結(jié)果。最后,使用掃描電鏡對(duì)無孔和開孔試樣進(jìn)行微觀斷口分析。研究結(jié)果表明,影響散斑質(zhì)量的主次因素及最優(yōu)結(jié)果分別為:散斑半徑(0.02in),散斑密度(50%),散斑分布隨機(jī)性(69%);影響圖像測(cè)試系統(tǒng)的主次因素及最優(yōu)結(jié)果分別為:子集大小(59個(gè)像素),步長(zhǎng)值(12個(gè)像素),相機(jī)之間的角度(20°~25°),光圈值(5.6~8)。對(duì)比裂紋兩側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)變及應(yīng)變速率變化情況判定裂紋源,預(yù)測(cè)試樣失效部位及相應(yīng)載荷。越靠近試樣開孔位置,應(yīng)變?cè)郊�。減小試樣開孔面積,降低開孔的長(zhǎng)短軸之比,可以有效降低試樣的應(yīng)變集中系數(shù),延長(zhǎng)使用壽命。對(duì)比三種試驗(yàn)方法,Vic-3D系統(tǒng)不僅可以記錄拉伸全過程應(yīng)變情況,而且可以以云圖的形式顯示實(shí)際試驗(yàn)結(jié)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(zhì)顆粒。裂紋源均出現(xiàn)在開孔內(nèi)側(cè),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(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V252

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本文編號(hào)：1734924