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Abstract(s)
O presente documento descreve o estudo e implementação de um sistema dedicado à medição dos campos de deslocamentos e deformações no plano, baseados na técnica de correlação digital de imagem. O seu princípio de funcionamento assenta na correlação de imagens digitais com padrões aleatórios de speckle captados da superfície do objeto, para diferentes estados da sua deformação. O documento inicia com uma revisão bibliográfica da técnica que aborda os princípios básicos e as variáveis relevantes para o seu funcionamento. Para implementação do sistema foi necessário desenvolver um programa que permite analisar a qualidade das imagens captadas pela câmara e, através deste, ajustar os diversos elementos que o compõem. Neste programa foram incluídas ferramentas que permitem a análise e classificação dos padrões de speckle. Através destas ferramentas foram analisados os padrões de speckle produzidos por diferentes processos de fabrico, sendo selecionado o processo de transferência por adesão, por apresentar as melhores características. Em seguida, são analisados diversos programas dedicados à correlação digital de imagem e selecionado o programa que apresenta o desempenho global mais satisfatório. Posteriormente, são realizados diversos ensaios de tração com o propósito de validar o campo de deformações medido com o sistema implementado, tendo como referência as deformações medidas com um extensómetro mecânico e o campo de deformações obtido pelo método de elementos finitos. Através deste estudo foi possível caracterizar a resolução e a exatidão das medições, bem como, identificar as limitações e capacidades do sistema implementado. Foram igualmente realizados ensaios de tração a elevadas taxas de deformação através da barra de Hopkinson, os quais permitiram explorar novos domínios de aplicação desta técnica e a definição de novos procedimentos. Por fim, são apresentadas as conclusões principais e resultados alcançados neste trabalho, a partir dos quais são traçadas linhas orientadoras para a realização de trabalhos futuros.
The current document describes the study and implementation of a dedicated system to measure displacement and deformations of an object. This is based on a correlation of digital images with random speckle patterns captured from an object’s surface during different states of its deformation. A first approach details the basic principles and variables relevant to the operation of this technique. Regarding system implementation, it was necessary to develop a software to analyse the quality of the images captured by the camera and support to adjust to various elements of the object being scanned. This software includes tools that allows the analysis and classification of speckle patterns. The speckle patterns produced by different manufacturing processes are analysed and the adhesion transfer process is selected because of its better characteristics. Different types of digital image correlation software are evaluated and the software with the most satisfactory overall performance is selected. Consequently, several tensile tests are performed with the purpose of validating the deformation field measured with the implemented system. With this study it was possible to stablish the resolution and accuracy of measurements, as well as identify the limitations and capabilities of the implemented system. Tensile tests were also performed at high strain rates through the Hopkinson bar technique, which allowed to explore new matters of application with this technique. Results and conclusions are shown at the end of this document, offering some guidelines for future work.
The current document describes the study and implementation of a dedicated system to measure displacement and deformations of an object. This is based on a correlation of digital images with random speckle patterns captured from an object’s surface during different states of its deformation. A first approach details the basic principles and variables relevant to the operation of this technique. Regarding system implementation, it was necessary to develop a software to analyse the quality of the images captured by the camera and support to adjust to various elements of the object being scanned. This software includes tools that allows the analysis and classification of speckle patterns. The speckle patterns produced by different manufacturing processes are analysed and the adhesion transfer process is selected because of its better characteristics. Different types of digital image correlation software are evaluated and the software with the most satisfactory overall performance is selected. Consequently, several tensile tests are performed with the purpose of validating the deformation field measured with the implemented system. With this study it was possible to stablish the resolution and accuracy of measurements, as well as identify the limitations and capabilities of the implemented system. Tensile tests were also performed at high strain rates through the Hopkinson bar technique, which allowed to explore new matters of application with this technique. Results and conclusions are shown at the end of this document, offering some guidelines for future work.
Description
Keywords
Correlação digital de imagem Desenvolvimento de sistema DIC Fabrico de padrões de speckle Medição do campo de deformações Qualidade do padrão de speckle Programas de correlação digital de imagem Ensaio de tração Ensaios a elevadas taxas de deformação Digital Image Correlation DIC system Development Speckle pattern Deformation field Speckle Pattern Quality Digital image correlation programs Tensile test High strain rate tests