基于二维数字图像相关法的橡胶应变矫正方法和测量装置

技术特征：
1.一种基于二维数字图像相关法的橡胶应变矫正方法，其特征在于：包括以下步骤：在橡胶试件(1)标距区的正表面划分出测量区，测量区两侧为矫正区；在矫正区通过润滑脂粘附2n个薄片(2)，n为正整数，薄片位置关于测量区对称；所述薄片的硬度高于橡胶试件，且所述润滑脂选择为在拉伸过程中使得薄片(2)可与橡胶试件(1)表面产生相对滑动；在标距区的侧表面对应薄片的位置粘贴挡片(3)；测量区和薄片(2)上均制备有散斑图案；拉伸机夹持橡胶试件(1)，并完成拉伸实验，在实验过程中，记录橡胶试件(1)在加载下的变形图像，利用数字图像相关法得到测量区、2个矫正区的应变数据，利用矫正区的应变数据对测量区的应变数据进行矫正，获得橡胶试件变形过程中的应变值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在拉伸橡胶试件(1)前，利用张正友标定法获得相机内参矩阵以及径向畸变系数：实验过程中记录橡胶试件(1)的变形图像后，利用获得的相机内参矩阵以及径向畸变系数，对变形图像进行畸变矫正。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用矫正区的应变数据对测量区的应变数据进行矫正为：用测量区的应变数据减去所有薄片(2)应变数据的均值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量区和所述薄片(2)上散斑图案的制备方式为：所述薄片(2)采用哑光硬片，将薄片(2)粘附在测量区两侧，在薄片(2)哑光面和测量区涂覆硅油，然后均匀撒上黑色粉末，形成散斑图案。5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述薄片(2)靠近挡片(3)的一侧与挡片(3)所在平面留有一定间隙；所述挡片(3)靠近薄片(2)的一侧超过薄片(2)所在平面一段距离；所述挡片(3)在试件拉伸过程中可限制薄片(2)的面内旋转。6.一种基于二维数字图像相关法的橡胶应变测量装置，其特征在于，该装置包括橡胶试件(1)、2个薄片(2)、2个挡片(3)、相机(4)和处理模块(5)；橡胶试件(1)标距区的正表面划分出测量区，测量区两侧为矫正区；2个薄片(2)通过润滑脂粘附于所述矫正区；薄片位置关于测量区对称；所述薄片的硬度高于橡胶试件，且所述润滑脂选择为在拉伸过程中使得薄片(2)可与橡胶试件(1)表面产生相对滑动；挡片(3)贴附于标距区的侧表面，位置于薄片(2)相对应；测量区和薄片(2)上均制备有散斑图案；所述相机，用于在拉伸机夹持橡胶试件(1)进行拉伸实验的过程中记录橡胶试件(1)在加载下的变形图像，发送给处理模块；所述处理模块，用于根据所述变形图像，利用数字图像相关法得到测量区、2个薄片的应变数据，用测量区的应变数据减去2个薄片(2)应变数据的均值，获得矫正后的橡胶试件应变值。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述薄片(2)采用哑光硬片，将薄片(2)粘附在测量区两侧后，在薄片(2)哑光面和测量区涂覆硅油，然后均匀撒上黑色粉末，获得所述散斑图案。8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述薄片(2)靠近挡片(3)的一侧与挡片(3)所在平面留有一定间隙；所述挡片(3)靠近薄片(2)的一侧超过薄片(2)所在平面一段距离；所述挡片(3)在试件拉伸过程中可限制薄片(2)的面内旋转。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述挡片(3)采用与薄片(2)相同的材质和结
构。10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述薄片厚度小于0.5mm；薄片的弹性模量为e
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≥1gpa；润滑脂稠度等级大于等于2的呈现固体或半固体状的润滑脂。

技术总结
本发明公开了一种基于二维数字图像相关法的橡胶应变矫正方法和装置，所述方法在橡胶试件标距区的正表面划分出测量区，测量区两侧为矫正区；在矫正区通过润滑脂粘附薄片；薄片的硬度高于橡胶试件，且所述润滑脂选择为在拉伸过程中使得薄片可与橡胶试件表面产生相对滑动；在标距区的侧表面对应薄片的位置粘贴挡片；测量区和薄片上均制备有散斑图案；在拉伸实验过程中，记录橡胶试件在加载下的变形图像，利用数字图像相关法得到测量区、2个矫正区的应变数据，利用矫正区的应变数据对测量区的应变数据进行矫正。本发明可消除由于泊松效应以及热膨胀所引起的面外运动对橡胶应变测量的影响，提升应变测量精度，显著降低成本。显著降低成本。显著降低成本。


技术研发人员：姚寅 杨中周 张博 彭志龙 陈少华
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.06.27
技术公布日：2022/9/13