应用案例 | 深视智能双目高速DIC系统捕捉与量化材料在冲击载荷下动态形变演化过程

01实验背景与挑战

随着新能源汽车渗透率的持续攀升，轻量化材料如铝合金被广泛用于车身结构，以提升续航能力。然而，车辆安全性问题频发，对结构件在碰撞等冲击载荷下的力学性能提出了更高要求。如何精准评估材料在极端工况下的动态响应，已成为研发中的关键环节。

由于冲击载荷实验具有瞬时性强、变形复杂的特点，位移计，应变片，引伸计等传统测试手段面临以下难点：

接触式测量：传统测试需直接粘贴或接触样品，这会引入机械加固效应，可能干扰被测物体。

单点或局部测量：材料变形在空间上分布不均，需获取全场应变演化，而传统测量手段只能实现离散点测量；

过程不可逆：传统方法无法实现全过程可视化回放，难以深入分析破坏机理。

基于DIC测量方法，本实验搭建了三维动态DIC测试系统，采用冲击载荷实验装置完成铝板冲击测试及量化分析。

02实验方案

本实验以深视智能高速摄像机为核心采集设备，搭配数字图像相关（DIC）系统，构建了从设备架设、参数调试到数据采集的完整测试方案，依托高速摄像机的超高帧率与超短曝光优势，实现冲击过程的精准捕捉，具体如下：

图丨实验现场设备架设

01

硬件配置

高速成像：采用两台深视智能SH6-116高速摄像机，在1280×1024全画幅分辨率可达15800fps，配合100ns超短曝光，清晰定格高速运动过程中的每一帧变形细节。

双目立体布局：两台高速摄像机按合理夹角架设于试验台前，通过调节镜头、光圈与焦距，确保靶板散斑场清晰且居中。

精准同步：双机间实现ns级超低延迟同步拍摄，保证左右视角图像的时间一致性，为三维DIC计算提供可靠数据基础。

02

样品与标记制备

图丨铝板表面散斑制备

在铝板表面制备随机散斑场，以追踪材料表面各点在变形过程中的三维位移与应变。

03实验结果与分析

深视智能高速摄像机完整记录了冲击瞬间铝板的动态变形过程，结合三维DIC分析，得到以下量化结果：

冲击力-时间历程：同步获取载荷随时间变化曲线；

动态应变场分布：获取试件表面在不同时刻的全场应变演化；

残余变形参数：精确测量冲击后的凹坑深度、直径及裂纹扩展形态。

图丨铝板变形过程

图丨铝板变形过程

实验结果揭示：铝板变形前期呈现从边界向中心逐步递增的特征，且在边界的应力集中处极易出现剪切撕裂的破坏形式，为材料结构优化提供了精准的数据支撑。

04技术价值与应用展望

深视智能高速摄像机联合DIC技术，可广泛应用于高速冲击、碰撞等极端场景的过程记录，精准捕捉实验中样品的动态形变细节，完成精准的形变测量工作。

依托高速摄像机的硬核性能，该技术推动工程领域对极端载荷下材料行为的认知，从传统“经验判断”向现代“精准量化”转型，在汽车、军事、航天等领域的材料测试中具有极高的应用价值，为相关领域的技术升级提供有力支撑。