[发明专利]基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法

说明书

本发明公开了基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法，属于4D打印柔性蒙皮检测分析领域，包括准备设置有4D打印柔性蒙皮变形总段的可变机翼实验样件并设置由4台工业相机进行散斑图像采集的实验环境、制作散斑、相机校准、设置变形加载条件、采集散斑图像并由数字图像相关算法进行相应的图像匹配、应变检测结果分析、变形角度检测结果分析、联立以上数据建立多参数融合的4D打印柔性蒙皮效能评估模型，对4D打印柔性蒙皮变形效能进行评估。本发明具有非接触式测量、多参数同时获取、测量范围广、精度高等优点，能够很好的用于4D打印柔性蒙皮变形过程中效能评估。

技术领域

本发明涉及4D打印柔性蒙皮检测分析领域，尤其是基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法。

背景技术

自适应可变机翼旨在通过设计可以变形为每种飞行条件的最佳形状的机翼来提高飞机性能。柔性蒙皮作为自适应可变机翼重要组成部分，既要有足够的刚度和强度以维持机翼外形并承受和传递载荷，同时还要有足够的变形能力，以满足光滑大变形的需求。4D打印技术不仅可打印可变结构，其灵活的制造工艺机制在赋能结构打印方面也具有重大应用潜力，使用基于4D打印技术的专用超弹形状记忆合金智能材料制备的柔性蒙皮支撑骨架，能够使柔性蒙皮有效实现智能变体结构的功能性要求，从而使变体飞机等未来飞行器的综合效能得到跨越式提升。

柔性蒙皮的变形效能直接影响到变体飞机的结构安全性能评估及安全阈值的确定。柔性蒙皮结构变形效能的实时在线评估，即根据4D打印柔性蒙皮的变形效率要求，综合仿真分析、以及实测数据，综合分析4D打印柔性蒙皮变形效能，评判其应用潜力，能够对设计与制备工艺给出反馈以及指导性意见。而现有的效能评估方法大多采用单参数测量，无法保证时效性的统一，会对最终的效能评估造成一定的误差，因此有必要设计一种能够实现多参数同时测量，而且具有非接触式、精度高优点的柔性蒙皮效能检测方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法，能够实现多参数同时测量、而且具有非接触式、精度高、点、适应范围广的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法，包括以下步骤：

步骤1：准备可变机翼实验样件，确定自适应可变机翼缩比验证段为试样，配置使试样应变及变形角度被同时检测到的实验环境，设置样件及检测设备之间的摆放位置；

步骤2：制作散斑，对可变机翼实验样件上表面的4D打印柔性蒙皮部段以及变形角度检测部段进行散斑喷涂，其余部位保持原样；

步骤3：使用校准板对检测设备中的各个相机进行校准；

步骤4：设置变形加载条件；

步骤5：采集散斑图像，当柔性蒙皮产生相应的变形之后，负责上表面应变检测的两台相机和负责变形角度检测的两台相机分别对现时由密集斑点的检测区域进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输到计算机；

步骤6：应变检测结果分析；

步骤7、变形角度检测结果分析；

步骤8，将步骤6检测得到的应变结果和步骤7检测得到的变形角度结果联立，建立4D打印柔性蒙皮效能评估模型，对4D打印柔性蒙皮变形效能评估。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中，所述可变机翼实验样件包括4D打印柔性蒙皮部段、简化的柔性机翼非4D打印部段、变形角度检测部段、通过机翼驱动装置连接孔连接的机械驱动装置及连接轴；

所述4D打印柔性蒙皮部段包括支撑骨架、设置在支撑骨架下部的第一橡胶蒙皮面层和设置在支撑骨架上部的第二橡胶蒙皮面层；所述支撑骨架是基于4D打印的由TiNi基超弹性合金制成的波纹型蒙皮支撑骨架结构；