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簡要描述:MatchID-2D/3D實測與仿真優化分析系統。MatchID-2D/Stereo系統的創新性在于成功將實測技術DIC+Grid、參數反求技術VFM,有限元仿真FEA優化比對技術三大技術整合到統一的平臺:◆MI-DIC技術可以測量物體的全場3D位移、應變場和計算應力場;◆MI-VFM材料本構方程反求模塊與MI-DIC無縫連接,支持對彈塑性、超彈性、粘彈性和粘塑性本構反求,為有限元仿真提供
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巖石儀器
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詳細介紹
比利時MatchID NV公司是由比利時魯汶大學光學圖像分析技術研究團隊,FEA數值模擬研究團隊和英國南安普敦大學VFM(Virtual Fields Method)虛擬場計算方法研究團隊組建的橫跨光學測量,材料參數鑒定與計算,有限元模擬等多學科領域應用研究的高科技公司。 比利時MatchID NV公司的光學圖像分析技術研究團隊所研究的對象涉及到基于Subset的局部DIC技術、基于網格MESH-BASED的全局DIC技術、Grid網格法技術等等。
比利時MatchID公司經過10多年的科研創新,推出了具有創新性的產品MatchID-2D/3D實測與仿真優化分析系統。MatchID-2D/Stereo系統的創新性在于成功將實測技術DIC+Grid、參數反求技術VFM,有限元仿真FEA優化比對技術三大技術整合到統一的平臺:◆MI-DIC技術可以測量物體的全場3D位移、應變場和計算應力場;◆MI-VFM材料本構方程反求模塊與MI-DIC無縫連接,支持對彈塑性、超彈性、粘彈性和粘塑性本構反求,為有限元仿真提供更加材料模型;◆MI-FEAVAL有限元驗證與評估模塊,支持自動提取ABAQUS,ANSYS,HYPERRWORKS,SiemensNX等分析軟件的網格數據和結果文件等數據與MI-DIC測量結果進行統一坐標,統一網格與統一濾波條件(subset, step, strain window, shape functions, interpolation)的準確比較,達到修正FEA模型目的,給出專業的評估報告。
創新MatchID-2D/3D實測與仿真優化分析系統可以應用于整個產品的研發過程。
◆大部分的工程項目始于原始的CAD模型。通常需要通過仿真來確保產品設計的功能。這些仿真必須輸入邊界條件和材料參數。在這個過程中MI-VFM可以幫助工程師獲取準確的材料參數以減少大量的實驗驗證過程;
◆當產品設計通過后,產品的原型將會被快速制造出來并進行一系列的測試。在測試過程中,實驗優化至關重要,此時MI-FEDEF和MI-PA將能夠幫助工程師更高效的優化實驗設計;
◆測試的目的是需要比對DIC測量結果與仿真結果的位移、變形、應變等的差異,由于DIC與FEA的網格節點、Filtering等的不*給兩者比對帶來很大困難。為此,MI-FEDEF和MI-FEAVAL是專業為解決這些問題而誕生的軟件,借助這兩個模塊,用戶可以輕松進行DIC測量結果與仿真結果的場數據的比對與評估。
MatchID-2D/Stereo系統目前應用領域遍及材料力學,疲勞及斷裂力學,結構力學,破壞力學,沖擊力學,振動力學,微納米力學,生物力學等等。廣泛的科研工作者和工程師們利用其非接觸式和全場測量方式,在常規的材料和結構變形測量中替代傳統應變片,LVDT等工具進行應變、位移測量;對于大變形,高低溫應變,非均質材料應變,沖擊變形等領域,MatchID更是他們*的測量工具。
MI-DIC具有以下特點:◆測量3D位移場、應變場、應力場◆動力學分析:速度場、加速度場和應變率場◆FFT振動模態分析◆分辨率與信號分析◆空間分辨率評估◆曲面質量分析◆邊界數據計算◆VSG Study◆開放二次接口
為了了解材料的力學性能和鑒定其參數,工程師們需要對所選材料做各種測試:
(1)靜態測試:單雙軸拉伸,壓縮,剪切,三點彎曲,斷裂,疲勞,高低溫變形等等等,利用MatchID-2D/Stereo全場應變測量和仿真優化系統可以快速測量到材料表面全場的3D位移、應變、應力等等。
DCO1鋼材任意點的真實應力應變曲線測量
巖土三軸實驗,主應變E1云圖,左邊為2D顯示,右上圖為3D顯示,右下圖為2.5D變量圖;
疲勞裂紋擴展實驗,Eyy云圖和曲線;上圖為橫跨裂紋的空間變化曲線,下圖為時間變化曲線
石墨1600度實驗,Eyy云圖和曲線
(2)動態測試:高應變率拉伸壓縮、疲勞、沖擊測試(霍普金斯桿沖擊)等等。目前,高速攝影機采樣率高達10MHz. MatchID-2D/Stereo全場應變測量與仿真優化分析系統搭配高速攝影機可以*記錄下一些如高速拉伸壓縮試驗,Hopkinson Bar 試驗,振動,沖擊等實驗中物體表面影像,利用DIC計算獲得位移場、應變場、應力場,再利用MI-VFM反求材料本構關系公式,特別是塑性階段。
高速相機:
◆擁有高分辨率和高采樣特征;
◆分辨率2048x1536
◆滿屏下頻率5KHz—8.25KHz
◆內存36GB起◆支持各大高速相機
超高速相機Kirana特點:
◆分辨率始終保持924x768
◆滿屏分辨率下速度可達1MHz-10MHz
◆每個事件保存180幀
新型汽車材料高應變率拉伸測試,從左邊云圖依次為Von Mises應變,位移V云圖;右邊為Von Mises應變,位移V時間曲線;
混凝土材料動態性能測試,采用Kirana超高速相機,采樣頻率1MHz采集圖像;Von Mises應變云圖;右邊曲線上圖為時間變化曲線,下圖為橫跨裂紋的空間變化曲線;
在利用MatchID-2D/Stereo全場應變測量和仿真優化系統快速測量到材料表面全場的3D位移、應變、應力等等后,工程師可以直接利用MatchID-2D/Stereo軟件中的MI-VFM模塊反求材料的本構模型的參數,其反求出來的材料模型可以直接導入到ANSYS,ABAQUS等有限元軟件中,提升仿真模型性。 MatchID團隊之一的南安普敦大學Fabrice Pierron教授所主持的VFM(VirtualFields Method)虛擬場參數反求法已經獲得上廣泛的認可和應用。
MI-VFM特點:◆支持彈塑性、超彈性、粘彈性和粘塑性等材料模型 ; ◆支持二次開發接口,自定義材料模型; ◆無縫鏈接MI-DIC測量結果數據,自動化◆可自定義力方向、邊界和編制角度等等◆可獲得模型參數、應力應變曲線、應力空間等等。◆重構應力場。
高分子材料應變率變化對超彈性,粘彈性本構影響,Syy-Eyy應力應變曲線
當產品設計通過有限元仿真預測后,產品的原型將會被快速制造出來并進行一系列的測試:強度,剛度,振動模態,耐久性,碰撞,沖擊測試等等測試; 傳統的測量工具如應變片,位移傳感器LVDT,加速度傳感器,振動計等等,只能獲取有限的局部的數據,不能滿足分析的需求,而且糟糕的是經常會漏掉關鍵位置,導致測試失敗、產品性能降低、造成風險隱患等等。
MatchID-2D/Stereo系統的出現*的解決這些問題:
◆利用MatchID-2D/Stereo系統讓產品開發人員對結構和零部件的力學行為有全局的把握,也可以深入局部研究;
◆MI-FEDEF有限元數據預處理模塊支持自動提取ABAQUS,ANSYS,HYPERRWORKS,SiemensNX等分析軟件的數據與MI-DIC測量結果進行統一坐標,統一網格與統一濾波條件的數據處理為有限元比對做好了準備;
◆MI-FEAVAL有限元驗證模塊則讓工程師們可以輕松將DIC測量結果與仿真結果的進行場數據的比對與評估,達到修正FEA模型目的,并給出專業的評估報告。
MatchID-2D/Stereo全場應變測量與仿真優化分析系統廣泛的應用于汽車、航空航天、橋梁地質、生物力學等領域中,幫助工程師快速獲得產品原型在諸如:強度,剛度,振動模態,耐久性,碰撞,沖擊測試等等測試中的全場的三維變形和應變數據,DIC測量結果與仿真結果的場數據的比對與評估,驗證產品原型的各項性能,起到縮短產品的研發周期,節約成本,提升企業和產品的競爭力!
(1)、靜態應用
零部件、大型結構的變形和應變監測對于評估產品的性能和品質,結構的力學行、壽命評估等等至關重要,有時候為了獲得更高的精度或者從多個角度甚至360度的測量,我們采用高分辨率相機、多組相機同步監測 。 (2) 、動態應用零部件和結構的動態應用主要有:沖擊測試(爆炸、鳥撞。。。)、碰撞測試、跌落測試、振動模態測試等等。MatchID-2D/Stereo系統結合高速相機,可以實現對物體的振動測量,同事獲得應變場,通過FFT變換可以獲得振型、加速度、頻譜圖
車輛動態性能測試,采樣頻率2000fps,位移峰值達5mm
工程機械作業應力集中查找,Von Mises 應變云圖和時間曲線
航空發動機葉片振動試驗,3000fps速度采集照片,Z方向加速度云圖和曲線。
旋轉部件高速旋轉下變形與應變測量,采樣頻率100KHz。
混凝土梁三點彎曲裂紋擴展實驗,采樣頻率8000fps,主應變云圖和時間空間變化曲線;
野外橋梁撓度監測,無需制作散斑,快速實時測量!
隧道模型實驗變形監測,Von Mises應變云圖和時間與空間曲線。
煤層模型實驗變形監測,實現長時間采集數據,Y方向位移云圖和時間與空間曲線。
假肢脫離模擬實驗變形測量
動物皮膚變形測試
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