DIC技术精准捕捉压力容器内压试验中的全场变形
一、背景与需求
在航空航天压力容器等高端装备制造行业，需要依据GB/T 19934.1标准《液压传动 金属承压壳体的疲劳压力试验》，对各类中空金属零件需进行内压试验，以评估其承压性能。为了确保服役容器的可靠性，航空航天用户在这类测试中，会增加以下数据的获取需求：
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图1 内压壳体
二、传统测量方式痛点
传统手段在压力容器测试中，主要采用应变片和引伸计进行接触式单点或少量离散点测量，存在以下局限：
1. 信息不全
离散点位易漏检危险截面，关键失效信息被遗漏。
2. 接触干扰
传感器附加约束改变局部力学响应，高压下数据偏离真实值。
3. 实施低效
布线复杂，粘贴依赖人工经验，多测点时工作量大且重复性差。
图2 传统测量方式：接触式引伸计、应变片
三、基于DIC技术的全场应变测量技术
联恒光科DSE三维全场应变测量系统基于数字图像相关（DIC）技术，能够非接触快速获取全场数据，针对性解决上述局限：
1. 全场无盲区
双相机三维重构，一次性获取3D位移场、应变场，直观显示应变集中区。
2. 非接触无干扰
光学测量不接触试件，无附加约束，数据真实。
3. 快速部署
相机对准即可测试，操作简单，无需依赖人工经验。
图3 DSE三维全场应变测量系统
四、应用案例：中空金属件内压试验
1、试验目的
某材料科技企业委托进行中空金属零件的内压试验，目标如下：
· 获取零件在交变压力下的位移、应变动态响应，用于评估交变压力破坏性；
· 获取加压至破坏后的位移场、应变场及极值，用于评估容器强度。
2、试验环境
· 测试试件：中空金属零件
· 加载设备：液体压力控制测试台
· 变形系统：DSE-3D 5M
图4 测试现场
3、试验方案
· 交变压力：0~2 MPa，加压-卸压周期T=1.5 s ，循环50次
· 破坏试验：连续加压，直至破坏
4、试验分析
（1）动态响应
· 位移E随时间呈周期性变化，周期与加载周期一致，位移动态响应幅值约0.06 mm；
· 最大主应变没有周期性变化，幅值较小，约100 με，规律不显著。
图5 交变压力下的位移云图以及动态响应曲线
（2）破坏前的位移场、应变场与极值
· 位移云图：分布如图6，位移集中区位于试样右上位置；
· 最大主应变云图：分布如图7，应变集中区位于试样右上位置；
· 极值：最大位移1.8488 mm，最大主应变1.1631%。
图6 破坏前的位移云图及极值
图7 破坏前的应变云图及极值
5、试验结论
· 交变压力下的位移动态响应与加载周期一致，交变压力下，无明显应变响应，指示交变压力破坏小。
· 破坏前最大位移达1.8488 mm、最大主应变为1.1631%，云图定位位移、应变集中区（试样右上位置），表明该位置存在加工或设计缺陷，是容器的强度薄弱环节。
五、展望：从精准测量到行业赋能
联恒光科DSE系统有效克服了传统点式方法的漏检与干扰，以其全场、非接触、快速部署的特点，推动承压部件测试从离散点走向全域感知，为破坏评估、强度评估以及结构优化提供真实数据支撑。
未来DSE系统可拓展至高压容器定期检验、深海耐压舱验证、复合材料储氢瓶疲劳测试、航天舱段静力试验等更广泛的设备安全评估领域，为承压设备的安全运行与设计验证提供更可靠、高效的测量工具。
