01實驗背景與挑戰

隨著新能源汽車滲透率的持續攀升，輕量化材料如鋁合金被廣泛用于車身結構，以提升續航能力。然而，車輛安全性問題頻發，對結構件在碰撞等沖擊載荷下的力學性能提出了更高要求。如何精準評估材料在極端工況下的動態響應，已成為研發中的關鍵環節。

由于沖擊載荷實驗具有瞬時性強、變形復雜的特點，位移計，應變片，引伸計等傳統測試手段面臨以下難點：

接觸式測量：傳統測試需直接粘貼或接觸樣品，這會引入機械加固效應，可能干擾被測物體。

單點或局部測量：材料變形在空間上分布不均，需獲取全場應變演化，而傳統測量手段只能實現離散點測量；

過程不可逆：傳統方法無法實現全過程可視化回放，難以深入分析破壞機理。

基于DIC測量方法，本實驗搭建了三維動態DIC測試系統，采用沖擊載荷實驗裝置完成鋁板沖擊測試及量化分析。

02實驗方案

本實驗以深視智能高速攝像機為核心采集設備，搭配數字圖像相關（DIC）系統，構建了從設備架設、參數調試到數據采集的完整測試方案，依托高速攝像機的超高幀率與超短曝光優勢，實現沖擊過程的精準捕捉，具體如下：

圖丨實驗現場設備架設

01

硬件配置

高速成像：采用兩臺深視智能SH6-116高速攝像機，在1280×1024全畫幅分辨率可達15800fps，配合100ns超短曝光，清晰定格高速運動過程中的每一幀變形細節。

雙目立體布局：兩臺高速攝像機按合理夾角架設于試驗臺前，通過調節鏡頭、光圈與焦距，確保靶板散斑場清晰且居中。

精準同步：雙機間實現ns級超低延遲同步拍攝，保證左右視角圖像的時間一致性，為三維DIC計算提供可靠數據基礎。

02

樣品與標記制備

圖丨鋁板表面散斑制備

在鋁板表面制備隨機散斑場，以追蹤材料表面各點在變形過程中的三維位移與應變。

03實驗結果與分析

深視智能高速攝像機完整記錄了沖擊瞬間鋁板的動態變形過程，結合三維DIC分析，得到以下量化結果：

沖擊力-時間歷程：同步獲取載荷隨時間變化曲線；

動態應變場分布：獲取試件表面在不同時刻的全場應變演化；

殘余變形參數：精確測量沖擊后的凹坑深度、直徑及裂紋擴展形態。

圖丨鋁板變形過程

圖丨鋁板變形過程

實驗結果揭示：鋁板變形前期呈現從邊界向中心逐步遞增的特征，且在邊界的應力集中處極易出現剪切撕裂的破壞形式，為材料結構優化提供了精準的數據支撐。

04技術價值與應用展望

深視智能高速攝像機聯合DIC技術，可廣泛應用于高速沖擊、碰撞等極端場景的過程記錄，精準捕捉實驗中樣品的動態形變細節，完成精準的形變測量工作。

依托高速攝像機的硬核性能，該技術推動工程領域對極端載荷下材料行為的認知，從傳統“經驗判斷”向現代“精準量化”轉型，在汽車、軍事、航天等領域的材料測試中具有極高的應用價值，為相關領域的技術升級提供有力支撐。