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简要描述:MatchID-2D/3D实测与仿真优化分析系统。MatchID-2D/Stereo系统的创新性在于成功将实测技术DIC+Grid、参数反求技术VFM,有限元仿真FEA优化比对技术三大技术整合到统一的平台:◆MI-DIC技术可以测量物体的全场3D位移、应变场和计算应力场;◆MI-VFM材料本构方程反求模块与MI-DIC无缝连接,支持对弹塑性、超弹性、粘弹性和粘塑性本构反求,为有限元仿真提供
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岩石仪器
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比利时MatchID NV公司是由比利时鲁汶大学光学图像分析技术研究团队,FEA数值模拟研究团队和英国南安普敦大学VFM(Virtual Fields Method)虚拟场计算方法研究团队组建的横跨光学测量,材料参数鉴定与计算,有限元模拟等多学科领域应用研究的高科技公司。 比利时MatchID NV公司的光学图像分析技术研究团队所研究的对象涉及到基于Subset的局部DIC技术、基于网格MESH-BASED的全局DIC技术、Grid网格法技术等等。
比利时MatchID公司经过10多年的科研创新,推出了具有创新性的产品MatchID-2D/3D实测与仿真优化分析系统。MatchID-2D/Stereo系统的创新性在于成功将实测技术DIC+Grid、参数反求技术VFM,有限元仿真FEA优化比对技术三大技术整合到统一的平台:◆MI-DIC技术可以测量物体的全场3D位移、应变场和计算应力场;◆MI-VFM材料本构方程反求模块与MI-DIC无缝连接,支持对弹塑性、超弹性、粘弹性和粘塑性本构反求,为有限元仿真提供更加材料模型;◆MI-FEAVAL有限元验证与评估模块,支持自动提取ABAQUS,ANSYS,HYPERRWORKS,SiemensNX等分析软件的网格数据和结果文件等数据与MI-DIC测量结果进行统一坐标,统一网格与统一滤波条件(subset, step, strain window, shape functions, interpolation)的准确比较,达到修正FEA模型目的,给出专业的评估报告。
创新MatchID-2D/3D实测与仿真优化分析系统可以应用于整个产品的研发过程。
◆大部分的工程项目始于原始的CAD模型。通常需要通过仿真来确保产品设计的功能。这些仿真必须输入边界条件和材料参数。在这个过程中MI-VFM可以帮助工程师获取准确的材料参数以减少大量的实验验证过程;
◆当产品设计通过后,产品的原型将会被快速制造出来并进行一系列的测试。在测试过程中,实验优化至关重要,此时MI-FEDEF和MI-PA将能够帮助工程师更高效的优化实验设计;
◆测试的目的是需要比对DIC测量结果与仿真结果的位移、变形、应变等的差异,由于DIC与FEA的网格节点、Filtering等的不*给两者比对带来很大困难。为此,MI-FEDEF和MI-FEAVAL是专业为解决这些问题而诞生的软件,借助这两个模块,用户可以轻松进行DIC测量结果与仿真结果的场数据的比对与评估。
MatchID-2D/Stereo系统目前应用领域遍及材料力学,疲劳及断裂力学,结构力学,破坏力学,冲击力学,振动力学,微纳米力学,生物力学等等。广泛的科研工作者和工程师们利用其非接触式和全场测量方式,在常规的材料和结构变形测量中替代传统应变片,LVDT等工具进行应变、位移测量;对于大变形,高低温应变,非均质材料应变,冲击变形等领域,MatchID更是他们*的测量工具。
MI-DIC具有以下特点:◆测量3D位移场、应变场、应力场◆动力学分析:速度场、加速度场和应变率场◆FFT振动模态分析◆分辨率与信号分析◆空间分辨率评估◆曲面质量分析◆边界数据计算◆VSG Study◆开放二次接口
为了了解材料的力学性能和鉴定其参数,工程师们需要对所选材料做各种测试:
(1)静态测试:单双轴拉伸,压缩,剪切,三点弯曲,断裂,疲劳,高低温变形等等等,利用MatchID-2D/Stereo全场应变测量和仿真优化系统可以快速测量到材料表面全场的3D位移、应变、应力等等。
DCO1钢材任意点的真实应力应变曲线测量
岩土三轴实验,主应变E1云图,左边为2D显示,右上图为3D显示,右下图为2.5D变量图;
疲劳裂纹扩展实验,Eyy云图和曲线;上图为横跨裂纹的空间变化曲线,下图为时间变化曲线
石墨1600度实验,Eyy云图和曲线
(2)动态测试:高应变率拉伸压缩、疲劳、冲击测试(霍普金斯杆冲击)等等。目前,高速摄影机采样率高达10MHz. MatchID-2D/Stereo全场应变测量与仿真优化分析系统搭配高速摄影机可以*记录下一些如高速拉伸压缩试验,Hopkinson Bar 试验,振动,冲击等实验中物体表面影像,利用DIC计算获得位移场、应变场、应力场,再利用MI-VFM反求材料本构关系公式,特别是塑性阶段。
高速相机:
◆拥有高分辨率和高采样特征;
◆分辨率2048x1536
◆满屏下频率5KHz—8.25KHz
◆内存36GB起◆支持各大高速相机
超高速相机Kirana特点:
◆分辨率始终保持924x768
◆满屏分辨率下速度可达1MHz-10MHz
◆每个事件保存180帧
新型汽车材料高应变率拉伸测试,从左边云图依次为Von Mises应变,位移V云图;右边为Von Mises应变,位移V时间曲线;
混凝土材料动态性能测试,采用Kirana超高速相机,采样频率1MHz采集图像;Von Mises应变云图;右边曲线上图为时间变化曲线,下图为横跨裂纹的空间变化曲线;
在利用MatchID-2D/Stereo全场应变测量和仿真优化系统快速测量到材料表面全场的3D位移、应变、应力等等后,工程师可以直接利用MatchID-2D/Stereo软件中的MI-VFM模块反求材料的本构模型的参数,其反求出来的材料模型可以直接导入到ANSYS,ABAQUS等有限元软件中,提升仿真模型性。 MatchID团队之一的南安普敦大学Fabrice Pierron教授所主持的VFM(VirtualFields Method)虚拟场参数反求法已经获得上广泛的认可和应用。
MI-VFM特点:◆支持弹塑性、超弹性、粘弹性和粘塑性等材料模型 ; ◆支持二次开发接口,自定义材料模型; ◆无缝链接MI-DIC测量结果数据,自动化◆可自定义力方向、边界和编制角度等等◆可获得模型参数、应力应变曲线、应力空间等等。◆重构应力场。
高分子材料应变率变化对超弹性,粘弹性本构影响,Syy-Eyy应力应变曲线
当产品设计通过有限元仿真预测后,产品的原型将会被快速制造出来并进行一系列的测试:强度,刚度,振动模态,耐久性,碰撞,冲击测试等等测试; 传统的测量工具如应变片,位移传感器LVDT,加速度传感器,振动计等等,只能获取有限的局部的数据,不能满足分析的需求,而且糟糕的是经常会漏掉关键位置,导致测试失败、产品性能降低、造成风险隐患等等。
MatchID-2D/Stereo系统的出现*的解决这些问题:
◆利用MatchID-2D/Stereo系统让产品开发人员对结构和零部件的力学行为有全局的把握,也可以深入局部研究;
◆MI-FEDEF有限元数据预处理模块支持自动提取ABAQUS,ANSYS,HYPERRWORKS,SiemensNX等分析软件的数据与MI-DIC测量结果进行统一坐标,统一网格与统一滤波条件的数据处理为有限元比对做好了准备;
◆MI-FEAVAL有限元验证模块则让工程师们可以轻松将DIC测量结果与仿真结果的进行场数据的比对与评估,达到修正FEA模型目的,并给出专业的评估报告。
MatchID-2D/Stereo全场应变测量与仿真优化分析系统广泛的应用于汽车、航空航天、桥梁地质、生物力学等领域中,帮助工程师快速获得产品原型在诸如:强度,刚度,振动模态,耐久性,碰撞,冲击测试等等测试中的全场的三维变形和应变数据,DIC测量结果与仿真结果的场数据的比对与评估,验证产品原型的各项性能,起到缩短产品的研发周期,节约成本,提升企业和产品的竞争力!
(1)、静态应用
零部件、大型结构的变形和应变监测对于评估产品的性能和品质,结构的力学行、寿命评估等等至关重要,有时候为了获得更高的精度或者从多个角度甚至360度的测量,我们采用高分辨率相机、多组相机同步监测 。 (2) 、动态应用零部件和结构的动态应用主要有:冲击测试(爆炸、鸟撞。。。)、碰撞测试、跌落测试、振动模态测试等等。MatchID-2D/Stereo系统结合高速相机,可以实现对物体的振动测量,同事获得应变场,通过FFT变换可以获得振型、加速度、频谱图
车辆动态性能测试,采样频率2000fps,位移峰值达5mm
工程机械作业应力集中查找,Von Mises 应变云图和时间曲线
航空发动机叶片振动试验,3000fps速度采集照片,Z方向加速度云图和曲线。
旋转部件高速旋转下变形与应变测量,采样频率100KHz。
混凝土梁三点弯曲裂纹扩展实验,采样频率8000fps,主应变云图和时间空间变化曲线;
野外桥梁挠度监测,无需制作散斑,快速实时测量!
隧道模型实验变形监测,Von Mises应变云图和时间与空间曲线。
煤层模型实验变形监测,实现长时间采集数据,Y方向位移云图和时间与空间曲线。
假肢脱离模拟实验变形测量
动物皮肤变形测试
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