多尺度实验中用于微力学参数辨识的集成数字图像相关方法

微力学本构参数对许多工程材料十分重要，典型应用于微电子与材料设计。其准确辨识面临三重实验挑战：（i）微观结构变形仅能在小尺度观测，需使用SEM或其他显微技术；（ii）外载荷施加于（更大的）工程或器件尺度；（iii）材料参数通常依赖于所采用的制造工艺，需在相同工艺生产的材料上测量。本文通过结合集成数字图像相关（IDIC）与多种可行计算均匀化方案的多尺度实验，解决非均质固体中的微力学参数辨识问题。为此，首先回顾文献中多尺度方法的一些基本概念，从计算与实验角度讨论各自优劣。并与近期提出的非耦合方法建立联系，后者可在微观尺度辨识材料参数比值，但仍缺乏恰当的归一化。分析了两种多尺度方法，得以桥接微观运动学与宏观测得力，提供所需归一化。结果表明，集成实验-计算方案放宽了对尺度分离的要求。在平面应变与大应变假设下，针对单向纤维增强复合材料通过虚拟实验分析了所述技术的精度与性能，并评估了对图像噪声的鲁棒性。