基于工业CT和DVC方法的增材制造铝合金结构内部变形测量

摘要

数字体相关(Digital Volume Correlation,DVC)方法是一种能够对结构内部全场变形进行直接测量的技术。本文建立了基于工业CT(Computed Tomography)设备、自行研制的原位加载装置和商用DVC分析软件的结构内部变形测量系统,设计多种结构形式的试样,可产生从简单到复杂的不同内部变形场,采用激光选区熔融(Selective Laser Melting,SLM)工艺制作拉伸、双环型压缩和缺口拉伸等增材制造铝合金试样.进行原位加载及成像实验.使用DVC方法获取了试样内部三维位移场与应变场数据。相比标准材料,实验中测得的简单拉伸试样的弹性模量出现显著下降,与机械测量结果完全吻合,这是试样打印时引入的高孔隙率导致的;双环型压缩试样在载荷作用下产生了预想的含梯度应变场.其分布形式与有限元方法计算结果吻合;缺口拉伸试样的应力集中现象在测量得到的三维变形场中有明显表现。本文研究结果验证了使用DVC方法对增材制造铝合金材料内部三维变形场进行测量的可行性和有效性。