MTI-3D 非接触式应变测量与参数反求分析系统
比利时MatchID (MTI )公司是由比利时鲁汶大学研究DIC 数字图像相关技术的团队，研究FEM 数字模拟的团队和英国南安普敦大学研究VFM （Virtual Fields Method ）虚拟全场参数反求法团队组建的横跨光学测量，材料参数反求，有限元仿真等多学科领域研究的国际顶尖高科技公司。
MTI 公司经过10多年的科研创新，推出了具有创新性的产品-MTI-3D
非接触式应变测量与参数反求分析系统。MTI-3D 系统的创新性在于成功将实测技术
DIC 、参数反求技术VFM ，有限元仿真技术FEA
三大技术整合到统一的平台：
MTI-3D 非接触式应变测量与参数反求分析系统，目前应用领域遍及材料力学，疲劳及断裂力学，结构力学，
破坏力学，冲击力学，振动力学，微纳米力学，生物力学等等。广泛的科研工作者和工程师们利用其非接触式和全场测量方式，在常规的材料和结构变形测量中替代传统应变片，LVDT 等工具进行应变、位移测量；对于大变形，高低温应变，非均质材料应变，冲击变形等领域，
MTI-3D 更是他们不可缺少的唯一测量工具。
一、MTI-3D非接触式应变测量与参数反求分析系统应用
MTI-3D非接触式应变测量与参数反求分析系统让产品设计分析工程师和工程人员快速获取材料，零部件及复杂结构全面和局部的三维变形场和应变场，应力场、模态和频率等信息，并可以进一步反求各种材料的本构关系，然后从正向指导有限元模型的边界条件设置，而有限元仿真结果完成后，又可以通过实际的测量来验证FEA的准确性，通过多次跌代比较修正边界条件，提高模型精度。
先进的MTI-3D系统全面提升研发部门的创新效率，提升产品的性能和品质，缩短产品开发周期，抢占市场先机；帮助工程设计分析人员攻克更多科研难题。
(一)材料测试领域应用
MTI-3D非接触式应变测量与参数反求分析系统在材料测试领域应用主要是在以下阶段中：
适合工况包含静态的实验如：单双轴拉伸，压缩，剪切，三点弯曲，断裂，疲劳，高低温变形等等等；
动态实验如：高应变率拉伸压缩、疲劳、冲击测试（霍普金斯杆冲击）等等。
2)
◆准确反求材料弹性阶段的本构关系公式中参数如弹性模量（复合材料可计算其分量E 11,E 22），泊松比，刚度矩阵参数（Q 11,Q 12，Q 22,Q 66），剪切模量G 12等等。
◆采用VSG 降噪法和网格降噪法；可评估不同的VSG 降噪处理和网格降噪处理对参数反求结果的影响，并给出参数分布范围。
◆可输入边界条件如力值、试件尺寸、复材编制角度等。
◆适合均质和非均质材料如焊缝、复合材料、结构试件等。 ◆材料模型：弹塑性材料，粘弹性材料、超弹性材料等等。 ◆适应工况：单轴拉伸、压缩、剪切、双轴拉伸等。 ◆计算全场应力分布Sxx 、Syy 、Sxy 。
◆采用国际最权威的VFM 专家算法。
◆Prof. Dr. Fabrice Pierron 出版了VFM
方面最具影响力的书籍《The Virtual
Fields Method 》。
实现将FEA的仿真结果的位移场导入DIC软件中，利用DIC软件中的算法重新计算应变场，实现仿真与实测几乎一致的比对条件（subset, step, strain window, shape functions, interpolation），有利于更好的进行比对，逆向修正有限元模型。
4)静态应用案例列举
5)动态应用案例列举
目前，高速摄影机采样率最高可达10MHz. MTI-3D非接触式应变测量与参数反求分析系统搭配高速摄影机可以完美记录下一些如高速拉伸压缩试验，Hopkinson Bar 试验等实验中物体表面影像，利用DIC计算获得位移场、应变场、应力场，再利用VFM反求材料本构关系公式，特别是塑性阶段。
(二)结构与零部件测试
在以上测试中，传统的测量工具如应变片，位移传感器LVDT,加速度传感器，振动计等等，只能获取有限的局部有限点的数据，为了获取更多数据往往需要布置大量的测量点，但还是不能满足分析的需求，而且糟糕的是经常会漏掉关键位置，导致测试失败、产品性能降低、造成风险隐患等等。
MTI-3D非接触式应变测量与参数反求分析系统的出现完美的解决这个问题：
1)静态应用案例列举
零部件、大型结构的变形和应变监测对于评估产品的性能和品质，结构的力学行、寿命评估等等至关重要，有时候为了获得更高的精度或者从多个角度甚至360度的测量，我们采用高分辨率相机、多组相机同步监测。
2)动态应用案例
零部件和结构的动态应用主要有：冲击测试（爆炸、鸟撞。。。）、碰撞测试、跌落测试等等。
(三)振动模态测量
MTI-3D系统可以实现对振动物体表面全场3D位移，变形和应变测量，并可以通过FFT获得振幅，频率和振型。
二、MTI-3D系统技术原理
1)DIC数字图像相关技术原理
i.计算理论基础
ii.
3D重构原理
2) VFM 技术原理
三、 MTI-3D 系统概况
虚拟场法是使用虚功原理确定材料机械性能参数的一种反求方法。 根据虚功原理，在平衡状态下，材料内部所做虚功与外部虚功等价。 材料内部虚功为应力与应变的双点积，外部虚功为外力与虚位移的乘积， 由此得知：
其中σ为实际应力场， ε* 为虚应变， T 为外力，u* 为虚位移。通过本构方程，可知应力与应变关系为：
Q 即刚度矩阵。在弹性变形阶段，本构方程为线性方程。刚度矩阵中包括弹性模量，泊松比等机械性能参数。因此可得：
通过设计不同的虚位移和虚应变，可以得到一系列方程来求解刚度矩阵。 MTI-3D 可测量材料实际应变。当边界条件已知时，MI-VFM 可自动设计虚位移和虚应变，并迅速求解材料◆非接触式光学无损测量 ◆ 全场3D 和2D 测量 ◆ 适用于检测任何材料
◆ 测量范围从纳米等级到几十米的大型结构件 ◆ 适用于实验室和野外监测
◆ 适用工况不极限于：静态加载，动态加载（高应变率拉伸压缩，冲击测试，疲劳测试，断裂测试，振
动.测试，碰撞.....）,高低温变形测试，显微镜或SEM 下加载等等实验的测量。 ◆ 高精度：应变精度20-50微应变，位移精度0.001-0.01像素 ◆ 应变测量范围：0.005% —2000% ◆ 系统可靠，便捷，界面友好易用。
◆ 系统兼容性强，可与各种加载或测试设备同步并采集相关物理量如力值、应变和位移，集成。
四、 MTI-3D 系统功能
MTI-3D/2D 系统除了标配的系统外，还会根据用户需求定制相应的系统，详情请联系MTI 公司中国区代表北京龙腾远洋科技有限公司, https://www.doczj.com/doc/c45095017.html,
MTI-3D 系统部分功能列举如下： ◆ 三维表面坐标X,Y,Z 分量;位移U,V,W 分量和位移矢量、变形速度；
◆ 表面应变分量和应变速率、应变方向；
◆ 利用DIC 方法和VFM 方法计算表面应力场； ◆ 全场信息和局部信息查询；
◆ 模态分析：振动频率和振幅，相位 ◆ 应力应变曲线，FLC 成型极限曲线 ◆ R 值，n 值计算
◆ 利用
VFM 反求材料弹性阶段本构关系参数：泊松比、弹性模量（E11，E22）、泊松比、刚度矩阵参数（Q 11,Q
12,Q 22,Q 66）、剪切模量G12等； ◆利用VFM 反求材料塑性阶段本构关系：可供选择的材料模型有Bilinear, Swift, Voce I, Voce II ,Ludwik 等等，可以获得所求模型的各个参数、应力应变曲线、应力空间等等。
◆ DIC 与FEA 条件完全一致下的比对，逆解材料参数,通过与实测比对达到降低模型误差目的。