Rejestracja i analiza pól przemieszczeń i odkształceń za pomocą systemu cyfrowej korelacji obrazu 3D

• Autorzy: Turoń B. , Ziaja D. , Miller B.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.188

Warianty tytułu

EN

Registration and analysis of the displacements and strains fields with the use of the digital image correlation system 3D

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach jako alternatywę dla tradycyjnych metod pomiarowych przemieszczeń i odkształceń zaczęto intensywnie rozwijać metody bezkontaktowego pomiaru opierające się na systemach optyczno-elektronicznych. Jednym z takich bezkontaktowych systemów pomiarowych jest system cyfrowej korelacji obrazu (ang. Digital Image Correlation, DIC), umożliwiający rejestrację i analizę pól przemieszczeń i odkształceń na powierzchni badanego obiektu w przestrzeni trójwymiarowej. W artykule przedstawiono system 3D DIC na przykładzie systemu Q-450 firmy Dantec Dynamics oraz jego zastosowanie w badaniach połączeń elementów konstrukcji stalowych; omówiono zasadę jego działania i etapy badań. Ponadto w pracy opisano zalety i ograniczenia systemu oraz zakres jego zastosowań. Narzędzia analizy pól przemieszczeń i odkształceń dostępne w programie Istra 4D, stanowiącym część systemu Q-450, pozwalają na szczegółowe określenie deformacji próbki i zjawisk zachodzących w czasie jej obciążania oraz stwarzają możliwość różnorodnej wizualizacji wyników badań. Informacje zawarte w artykule mogą być przydatne dla przyszłych użytkowników systemu i przyczynić się do szerszego stosowania metod bezkontaktowych w pomiarach przemieszczeń i odkształceń.

EN

In recent years, as an alternative to traditional methods of displacements and strains measurements, non-contact methods based on opto-electronic systems have been developed. One of them is the digital image correlation (DIC) system which allows for the registration and analysis of the displacements and strains fields on the surface of the investigated object in three-dimensional space. The paper presents 3D DIC on the example of the Q-450 system from Dantec Dynamics and its application in the study of steel structure elements connections, discusses the principle of its operation and test stages. In addition, the paper describes the applicability of the system, its advantages and limitations. A wide analysis of displacements and strains fields with the use of various tools available in the Q-450 software Istra 4D allows detailed description of the investigated object deformation and the phenomena occurring when the object is loaded. Information presented herein may be useful for future system users and contribute to wider usage of non-contact methods in displacements and strains measurements.

Słowa kluczowe

PL

cyfrowa korelacja obrazu; DIC; metody wizyjne; pomiar bezkontaktowy; pomiary przemieszczeń; pomiary odkształceń

EN

digital image correlation; DIC; vision methods; non-contact measurement; displacement; measurement; strain measurements

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 4/I
• Strony: 7--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Turoń B.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Mechaniki Konstrukcji, ul. Poznańska 2, 35-959 Rzeszów; tel. [phone]

autor

Ziaja D.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Mechaniki Konstrukcji, ul. Poznańska 2, 35-959 Rzeszów; tel. [phone]

autor

Miller B.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Mechaniki Konstrukcji, ul. Poznańska 2, 35-959 Rzeszów; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Kohut P., Kurowski P.: Zastosowanie trójwymiarowych technik wizyjnych do pomiaru i analizy drgań, Diagnostyka , nr 3, 2007, s. 55-63.
• [2] Kubit A., Mączka T.: Zastosowanie techniki wizyjnej w pomiarze odkształcenia bezwzględnego warstwy kleju w spoinie, Pomiary Automatyka Robotyka, R. 16, nr 5, 2012, s. 91-97.
• [3] Dietrich L., Grzywna P., Kukla D., Wykorzystanie metod optycznych do lokalizacji uszkodzeń zmęczeniowych, Przegląd Spawalnictwa, R. 84, nr 13, 2012, s. 16-18.
• [4] Chu T. C., Ranson W. F., Sutton M. A., Peters W. H.: Application of digital-image correlation techniques to experimental mechanics, Experimental Mechanics, no. 25, 1985, pp. 232-244.
• [5] Peters W. H., Ranson W. F., Sutton M. A., et al: Applications of digital image correlation methods to rigid body mechanics, Optical Engineering, no. 22, 1983, pp. 738-742.
• [6] Peters W. H., Ranson W. F.: Digital imaging technique in experimental stress analysis, Optical Engineering, no. 21, 1982, pp. 427-431.
• [7] Uhl T., Kohut P., Holak K.: Diagnozowanie konstrukcji z zastosowaniem korelacji obrazu, Diagnostyka, nr 3(43), 2007, s. 15-24.
• [8] Szymczak T., Kowalewski Z. L., Brodecki A.: Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach materiałów i elementów, Dozór Techniczny, z. 4, 2016, s. 22-31.
• [9] Hagara M., Huňady R., Lengvarský P., Bocko J.: Numerical Verification of a Fullfield Deformation Analysis of a Specimen Loaded by Combined Loading, American Journal of Mechanical Engineering, vol. 2, no. 7, 2014, pp. 307-311.
• [10] Frankovský P., Virgala I., Hudák P., Kostka J.: The use of the digital image correlation in a strain analysis, Int. J. of Applied Mechanics and Engineering, vol. 18, no. 4, 2013, pp. 1283-1292.
• [11] Trebuňa F., Huňady R., Bobovský Z., Hagara M.: Results and Experiences from the Application of Digital Image Correlation in Operational Modal Analysis, Acta Polytechnica Hungarica, 2013, vol. 10, no. 5, pp. 159-174.
• [12] Instrukcja obsługi systemu Q-450: Q-450 SYSTEM Operation Manual, Dantec Dynamics, 2013.
• [13] http://www.dantecdynamics.com/digital-image-correlation (dostęp: 30.09.2016 r.).
• [14] Turoń B., Ziaja D., Miller B.: Wykrywanie uszkodzeń węzłów ramy stalowej z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment And Architecture, JCEEA, tom XXXIV, z. 64 (2/II/17), kwiecień-czerwiec 2017, s. 185-198, DOI: 10.7862/rb.2017.91.
• [15] Szymczak T., Grzywna P., Kowalewski Z. L.: Nowoczesne metody określania wytrzymałościowych właściwości materiałów konstrukcyjnych, Transport Samochodowy, z. 1, 2013, s. 79-104.
• [16] Lord J. D.: Digital Image Correlation (DIC), Modern Stress and Strain Analysis. A state of the art guide to measurement techniques. BSSM Technical Editors: J. Eaton Evans, J. M. Dulieu-Barton, R. L. Burguete, 2009, s. 14-15.
• [17] Kowalewski Z. L., Szymczak T.: Podstawy tensometrii elektrooporowej oraz praktyczne jej zastosowania, Dziewiętnaste Seminarium Nieniszczące Badania Materiałów, Zakopane, 12-15 marca, 1, s. 69-91, 2013.
• [18] Błyskal E., Ślęczka L.: Badania doświadczalne rozciąganych kątowników łączonych za pomocą jednej śruby, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment And Architecture, JCEEA, tom XXXIII, z. 63 (1/I/16), styczeń-marzec 2016, s. 323-330, DOI: 10.7862/rb.2016.38.
• [19] D. Kukla, A. Kozłowski: Badania doświadczalne spawanych połączeń kątowników nierównoramiennych z blachą węzłową, Inżynieria i Budownictwo, nr 10, 2016, s. 543-547.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)