基于数字图像处理的应变测量研究

摘要

与传统的测量材料应变的方法相比较，应用数字图像处理技术测量应变具有测量对象多样化，测量成本低，操作简单，而且对材料没有损伤等特点，显示出该方法在材料的变形测量中具有广阔的应用前景。 本课题基于数字图像处理技术，提出了一种全新的测量材料应变的方法，该方法用图像模板匹配对材料上的点进行定位，通过对材料变形前和变形后图像的分析比较，得到材料的变形量。 使用橡胶材料作为研究对象，在材料测试仪上对材料进行拉伸，拉伸过程中对材料拍照，同时记下材料的变形量，然后用模板匹配的方法分析材料的变形量，最后把这两个变形量进行比较。通过比较可以看出使用数字图像技术测量材料的应变与实测值相比较的相对误差最大值为7.01％，最小值为2.08％，这说明该方法的精度比较高，将该方法应用在工程上是可行的。 采用MARC软件的弹塑性大变形有限元方法对试样进行了单轴拉伸的模拟分析。对试验机上记录的应力－应变曲线在Marc软件里进行材料试验曲线拟合，从而计算出实验橡胶材料的模型参数。模拟分析得到的应力－应变曲线与实测应力-应变曲线对比结果表明：模拟分析结果与实测结果吻合得很好。这就进一步说明，使用模板匹配来测量材料的变形是可信的，应用在工程上是可行的。