MatchID-2D/3D實測與仿真優化分析系統

 比利時MatchID NV公司是由比利時魯汶大學光學圖像分析技術研究團隊，FEA數值模擬研究團隊和英國南安普敦大學VFM（Virtual Fields Method）虛擬場計算方法研究團隊組建的橫跨光學測量，材料參數鑒定與計算，有限元模擬等多學科領域應用研究的高科技公司。
 比利時MatchID NV公司的光學圖像分析技術研究團隊所研究的對象涉及到基于Subset的局部DIC技術、基于網格MESH-BASED的全局DIC技術、Grid網格法技術等等。

  比利時MatchID公司經過10多年的科研創新，推出了具有創新性的產品MatchID-2D/3D實測與仿真優化分析系統。MatchID-2D/Stereo系統的創新性在于成功將實測技術DIC+Grid、參數反求技術VFM，有限元仿真FEA優化比對技術三大技術整合到統一的平臺：
◆MI-DIC技術可以測量物體的全場3D位移、應變場和計算應力場；
◆MI-VFM材料本構方程反求模塊與MI-DIC無縫連接，支持對彈塑性、超彈性、粘彈性和粘塑性本構反求，為有限元仿真提供更加材料模型；
◆MI-FEAVAL有限元驗證與評估模塊，支持自動提取ABAQUS，ANSYS,HYPERRWORKS,SiemensNX等分析軟件的網格數據和結果文件等數據與MI-DIC測量結果進行統一坐標，統一網格與統一濾波條件（subset, step, strain window, shape functions, interpolation）的準確比較，達到修正FEA模型目的，給出專業的評估報告。

創新MatchID-2D/3D實測與仿真優化分析系統可以應用于整個產品的研發過程。

◆大部分的工程項目始于原始的CAD模型。通常需要通過仿真來確保產品設計的功能。這些仿真必須輸入邊界條件和材料參數。在這個過程中MI-VFM可以幫助工程師獲取準確的材料參數以減少大量的實驗驗證過程；

◆當產品設計通過后，產品的原型將會被快速制造出來并進行一系列的測試。在測試過程中，實驗優化至關重要，此時MI-FEDEF和MI-PA將能夠幫助工程師更高效的優化實驗設計；

◆測試的目的是需要比對DIC測量結果與仿真結果的位移、變形、應變等的差異，由于DIC與FEA的網格節點、Filtering等的不*給兩者比對帶來很大困難。為此，MI-FEDEF和MI-FEAVAL是專業為解決這些問題而誕生的軟件，借助這兩個模塊，用戶可以輕松進行DIC測量結果與仿真結果的場數據的比對與評估。

MatchID-2D/Stereo系統目前應用領域遍及材料力學，疲勞及斷裂力學，結構力學，破壞力學，沖擊力學，振動力學，微納米力學，生物力學等等。廣泛的科研工作者和工程師們利用其非接觸式和全場測量方式，在常規的材料和結構變形測量中替代傳統應變片，LVDT等工具進行應變、位移測量；對于大變形，高低溫應變，非均質材料應變，沖擊變形等領域，MatchID更是他們*的測量工具。

MI-DIC具有以下特點：
◆測量3D位移場、應變場、應力場
◆動力學分析：速度場、加速度場和應變率場
◆FFT振動模態分析
◆分辨率與信號分析
◆空間分辨率評估
◆曲面質量分析
◆邊界數據計算
◆VSG Study
◆開放二次接口

為了了解材料的力學性能和鑒定其參數，工程師們需要對所選材料做各種測試：

 （1）靜態測試：單雙軸拉伸，壓縮，剪切，三點彎曲，斷裂，疲勞，高低溫變形等等等，利用MatchID-2D/Stereo全場應變測量和仿真優化系統可以快速測量到材料表面全場的3D位移、應變、應力等等。

DCO1鋼材任意點的真實應力應變曲線測量

巖土三軸實驗，主應變E1云圖，左邊為2D顯示，右上圖為3D顯示，右下圖為2.5D變量圖；

疲勞裂紋擴展實驗，Eyy云圖和曲線；上圖為橫跨裂紋的空間變化曲線，下圖為時間變化曲線

石墨1600度實驗，Eyy云圖和曲線

 （2）動態測試：高應變率拉伸壓縮、疲勞、沖擊測試（霍普金斯桿沖擊）等等。
目前，高速攝影機采樣率高達10MHz. MatchID-2D/Stereo全場應變測量與仿真優化分析系統搭配高速攝影機可以*記錄下一些如高速拉伸壓縮試驗，Hopkinson Bar 試驗，振動，沖擊等實驗中物體表面影像，利用DIC計算獲得位移場、應變場、應力場，再利用MI-VFM反求材料本構關系公式，特別是塑性階段。

高速相機：

◆擁有高分辨率和高采樣特征；

◆分辨率2048x1536

◆滿屏下頻率5KHz—8.25KHz

◆內存36GB起
◆支持各大高速相機

超高速相機Kirana特點：

◆分辨率始終保持924x768

◆滿屏分辨率下速度可達1MHz-10MHz

◆每個事件保存180幀

新型汽車材料高應變率拉伸測試，從左邊云圖依次為Von Mises應變，位移V云圖；右邊為Von Mises應變，位移V時間曲線；

混凝土材料動態性能測試，采用Kirana超高速相機，采樣頻率1MHz采集圖像；Von Mises應變云圖；右邊曲線上圖為時間變化曲線，下圖為橫跨裂紋的空間變化曲線；

在利用MatchID-2D/Stereo全場應變測量和仿真優化系統快速測量到材料表面全場的3D位移、應變、應力等等后，工程師可以直接利用MatchID-2D/Stereo軟件中的MI-VFM模塊反求材料的本構模型的參數，其反求出來的材料模型可以直接導入到ANSYS,ABAQUS等有限元軟件中，提升仿真模型性。 
MatchID團隊之一的南安普敦大學Fabrice Pierron教授所主持的VFM（VirtualFields Method）虛擬場參數反求法已經獲得上廣泛的認可和應用。

MI-VFM特點：
◆支持彈塑性、超彈性、粘彈性和粘塑性等材料模型 ;   
◆支持二次開發接口，自定義材料模型；   
◆無縫鏈接MI-DIC測量結果數據，自動化
◆可自定義力方向、邊界和編制角度等等
◆可獲得模型參數、應力應變曲線、應力空間等等。
◆重構應力場。

高分子材料應變率變化對超彈性，粘彈性本構影響，Syy-Eyy應力應變曲線

  當產品設計通過有限元仿真預測后，產品的原型將會被快速制造出來并進行一系列的測試：強度，剛度，振動模態，耐久性，碰撞，沖擊測試等等測試；
  傳統的測量工具如應變片，位移傳感器LVDT,加速度傳感器，振動計等等，只能獲取有限的局部的數據，不能滿足分析的需求，而且糟糕的是經常會漏掉關鍵位置，導致測試失敗、產品性能降低、造成風險隱患等等。
  

   MatchID-2D/Stereo系統的出現*的解決這些問題：

◆利用MatchID-2D/Stereo系統讓產品開發人員對結構和零部件的力學行為有全局的把握，也可以深入局部研究；

◆MI-FEDEF有限元數據預處理模塊支持自動提取ABAQUS，ANSYS,HYPERRWORKS,SiemensNX等分析軟件的數據與MI-DIC測量結果進行統一坐標，統一網格與統一濾波條件的數據處理為有限元比對做好了準備；

◆MI-FEAVAL有限元驗證模塊則讓工程師們可以輕松將DIC測量結果與仿真結果的進行場數據的比對與評估，達到修正FEA模型目的，并給出專業的評估報告。

MatchID-2D/Stereo全場應變測量與仿真優化分析系統廣泛的應用于汽車、航空航天、橋梁地質、生物力學等領域中，幫助工程師快速獲得產品原型在諸如：強度，剛度，振動模態，耐久性，碰撞，沖擊測試等等測試中的全場的三維變形和應變數據，DIC測量結果與仿真結果的場數據的比對與評估，驗證產品原型的各項性能，起到縮短產品的研發周期，節約成本，提升企業和產品的競爭力！

 （1)、靜態應用

 零部件、大型結構的變形和應變監測對于評估產品的性能和品質，結構的力學行、壽命評估等等至關重要，有時候為了獲得更高的精度或者從多個角度甚至360度的測量，我們采用高分辨率相機、多組相機同步監測 。
 （2) 、動態應用
零部件和結構的動態應用主要有：沖擊測試（爆炸、鳥撞。。。）、碰撞測試、跌落測試、振動模態測試等等。
MatchID-2D/Stereo系統結合高速相機，可以實現對物體的振動測量，同事獲得應變場，通過FFT變換可以獲得振型、加速度、頻譜圖

車輛動態性能測試，采樣頻率2000fps,位移峰值達5mm

工程機械作業應力集中查找，Von Mises 應變云圖和時間曲線

航空發動機葉片振動試驗，3000fps速度采集照片，Z方向加速度云圖和曲線。

旋轉部件高速旋轉下變形與應變測量，采樣頻率100KHz。

混凝土梁三點彎曲裂紋擴展實驗，采樣頻率8000fps,主應變云圖和時間空間變化曲線；

野外橋梁撓度監測，無需制作散斑，快速實時測量！

隧道模型實驗變形監測，Von Mises應變云圖和時間與空間曲線。

煤層模型實驗變形監測，實現長時間采集數據，Y方向位移云圖和時間與空間曲線。

假肢脫離模擬實驗變形測量

動物皮膚變形測試