تحلیل تجربی تنش با پردازش تصاویر دیجیتال

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان

2 دانشجوی کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

امروزه تحلیل تجربی تنش مورد توجه بسیاری از پژوهشگران رشته‌های فنی و مهندسی، به‌ویژه مهندسی مکانیک قرار گرفته است. به‌دلیل وجود ساده‌نگری در خواص مواد، هندسه و بارگذاری در تحلیل‌های نظری و از طرف دیگر پیچیدگی هندسة قطعات و شرایط بارگذاری واقعی، نیاز به داشتن اطلاعات صحیح‌تر از توزیع تنش در قطعات بارگذاری همواره وجود دارد. طی دو دهة گذشته، پیشرفت‌های چشمگیری در دنیای رایانه و انفورماتیک صورت پذیرفته و این فناوری به‌صورت پردازش تصاویر دیجیتال به دیگر حوزه‌های علمی همچون پزشکی، نقشه‌برداری، بازرسی صنعتی و تحلیل تجربی تنش وارد شده است. در این مقاله به معرفی کاربرد پردازش تصاویر دیجیتال در تحلیل تجربی تنش به‌عنوان یک روش اپتیکی و غیرتماسی پرداخته شده است و الگوریتم پرکاربرد آنالیز همبستگی تصاویر دیجیتال معرفی می‌شود. با استفاده از تصویرپردازی و آنالیز داده‌های دیجیتال می‌توان میدان جابه‌جایی روی یک قطعة صنعتی را به‌دست آورد و با استفاده از میدان جابه‌جایی به میدان کرنش در قطعه رسید و با استفاده از روابط الاستیسیته، میدان توزیع تنش در قطعات را به‌دست آورد.

کلیدواژه‌ها


[1] Digital Image Correlation, http://www.dantecdynamics.com/digital-image-correlation (accessed August 30, 2016).

[2] Britton, Paul, and Jeff Loughran. "Application of image measurement and continuum mechanics to the direct measurement of two-dimensional finite strain in a complex fibro-porous material." International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics 7, no. 2 (2006): 81-90.

[3] Austrell, Per-Erik, Bertil Enquist, Anders Heyden, and Sven Spanne. "Contact free strain measurement using MATLAB Image Processing Toolbox." In Nordic MATLAB Conference, Stockholm. 1995.

[4] Nicolella, Daniel P., Arthur E. Nicholls, James Lankford, and Dwight T. Davy. "Machine vision photogrammetry: a technique for measurement of microstructural strain in cortical bone." Journal of biomechanics 34, no. 1 (2001): 135-139.

[5] Lemmen, H. J. K., R. C. Alderliesten, R. Benedictus, J. C. J. Hofstede, and R. Rodi. "The power of Digital Image Correlation for detailed elastic-plastic strain measurements." In WSEAS international conference on engineering mechanics, structures, engineering geology. Crate Island, Greece. 2008.

[6] Roux, Stéphane, and F. Hild. "Digital image correlation and fracture: an advanced technique for estimating stress intensity factors of 2D and 3D cracks." Journal of Physics D: Applied Physics 42, no. 21 (2009): 214004.

[7] Amodio, D., G. B. Broggiato, E. Campana. "Digital Speckle Correlation for Strain Measurement by Image Analysis", Society for Experimental Mechanics, No.4, pp.05-112, (2010).

[8] Tao, G., Z. Xia. "A Non-Contact Real-Time Strain Measurement and Control System for Multiracial Cyclic/Fatigue Tests of Polymer Materials by Digital Image Correlation Method", 24th Annual Conf of the IEEE for Polymer Testing New York USA, pp. 844-855, (2010).

[9] PI, Lianxiang Yang, Lorenzo Smith, Mr Abhishek Gothekar, and Mr Xu Chen. "Measure Strain Distribution Using Digital Image Correlation (DIC) for Tensile Tests." (2010).

[10] Kamaya, Masayuki, and Masahiro Kawakubo. "A procedure for determining the true stress–strain curve over a large range of strains using digital image correlation and finite element analysis." Mechanics of Materials 43, no. 5 (2011): 243-253.

[11] Becker, T. H., M. Mostafavi, R. B. Tait, and T. J. Marrow. "An approach to calculate the J‐integral by digital image correlation displacement field measurement." Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 35, no. 10 (2012): 971-984.

[12] Digital Image Basics, www.dl-c.com/basics.pdf (accessed August 01, 2016).

[13] Wang, Zhaoyang, Hien Kieu, Hieu Nguyen, and Minh Le. "Digital image correlation in experimental mechanics and image registration in computer vision: similarities, differences and complements." Optics and Lasers in Engineering 65 (2015): 18-27.

[14] Digital Image Correlation, http://www.dantecdynamics.com/digital-image-correlation (accessed August 12, 2016).

[15] Digital Image Correlation: Overview of Principles and Software, Seminar of University of South Carolina, Correlated solutions, Inc, (2009).

[16] Peters, W. H., and W. F. Ranson. "Digital imaging techniques in experimental stress analysis." Optical engineering 21, no. 3 (1982): 213427-213427.

[17] Gao, Jianxin, and Haixia Shang. "Deformation-pattern-based digital image correlation method and its application to residual stress measurement." Applied optics 48, no. 7 (2009): 1371-1381.