為什么飛機、汽車、鐵路、橋梁等關鍵承載工程構件，會隨著服役時間的流逝而產生變形、裂紋甚至斷裂？看似堅不可摧的材料，產生“疲勞裂紋”到底是什么原因導致？
工程材料和構件疲勞斷裂，是由低于拉伸強度甚至屈服強度的循環應力導致的。即使構件的應力沒有超過設計強度，疲勞導致的微小裂紋，也會讓構件產生災難性失效。塑性材料在疲勞斷裂時無顯著應變，這種難以預測的特性使得疲勞斷裂十分危險，疲勞性能測試對于新材料開發和構件強度設計至關重要。
新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統，基于數字圖像相關技術（DIC），是一種新型全場形變表征技術，由于其不受材料形狀、尺寸限制以及非接觸測試的特點，在各種涉及應變測量的領域中展現出巨大的優勢，是一種疲勞裂紋全局動態測量及可視化方法。
如何進行多角度、全視場疲勞測試？
疲勞實驗可利用疲勞試驗機，測定材料或構件疲勞應力或應變循環數，獲取材料的疲勞極限、疲勞強度等性能參數。
然而，當遇到疲勞裂紋的萌生與擴展演化、異質材料的疲勞實驗、復雜結構構件的疲勞實驗，以及復雜環境下的疲勞實驗，非接觸式全場測試方案擁有比傳統手段無法比擬的優勢。
新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統，搭配多相機（2~8相機），可與疲勞試驗機聯機使用，為不同的疲勞測試提供全場應變測試解決方案。經過實驗可以獲得在循環應力載荷作用下，構件不同位置在不同載荷下的三維全場變形分布情況。
多個測頭同時對渦輪構件表面與內壁應變測量
如何解決采集數據量大難題？
對于疲勞實驗，加載方式通常為正弦波和三角波等波形加載，實驗頻率通常在幾到幾十赫茲不等。由于疲勞實驗的特性，采集過程長，數據采集量大，為數據存儲帶來壓力。基于疲勞測試的應用場景需求，XTDIC三維全場應變測量系統基于相移方法，可采集高周疲勞實驗關鍵波形相位。
XTDIC三維全場應變測量系統相移方法，通過對加載波形進行識別，可以在特定的波形相位（例如波峰）處自動觸發圖像采集，對特定疲勞加載條件進行應變分析，無須配置高速相機，數據量較小，適用于長時間的高周疲勞實驗。
相移方法圖像采集示意圖
新型材料構件疲勞失效測試
為研究復合材料工程構件服役過程中的應變演化行為，使用三維DIC方法對構件進行模擬測量，以高分辨率和高精度對試樣在循環加載狀態下進行實時測量，獲取動載荷過程的位移、應變場數據。
數字圖像相關DIC技術結合疲勞試驗機上，觀測疲勞加載過程中的應變云圖，分析疲勞失效過程和機理，獲取構件的疲勞極限、疲勞強度等性能參數。
DIC軟件可優化外部觸發鎖相環功能，捕捉疲勞加載波峰、波谷，可自定義一個或多個相位多周期還原一個疲勞循環，支持長時間疲勞監測，實現全場疲勞加載測量。
金屬棒料構件疲勞斷裂測試
XTDIC三維全場應變系統可用于疲勞裂紋擴展試驗中，通過DIC軟件分析構件動態變形過程，研究裂紋演化及裂紋尖端區域位移和應變場的變化規律。
在棒料載荷循環加載過程中，XTDIC三維全場應變測量系統實時獲取棒料的全場應變和位移數據，準確測得應變最大區域，觀察應力集中處的應變變化，以便于觀察棒料的疲勞演化。
循環加載過程中，構件塑性區向棒料中心擴展，位于彈塑性交界處的最大軸向應力也相應地不斷向中心移動。隨著塑性變形能擴展到棒料中心，即出現沿缺口截面屈服并出現裂紋。
非接觸式數字圖像相關法DIC技術對于裂縫的出現位置，構件表面點位移的識別非常準確；采用數字圖像的應變參數進行疲勞監測具有可行性。作為一種全新的全場應變表征技術，數字圖像相關法技術DIC在多種疲勞實驗中展現出巨大的優勢，在科研領域與工程應用領域已經受到了眾多科研工作者、工程師的認可。
