基于DIC的鲤鱼皮力学性能测试及应用

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数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)是一种非接触式的全场位移和变形测量方法,因具有对环境要求低、测量精度高等优势而被广泛应用于材料的力学性能测试中。一般通过采集被测物体在变形前后的数字图像,进行图像匹配、计算,从而得到全场应变和位移。鲤鱼皮作为一种常见的生物材料,其优质的胶原蛋白在医疗、化妆等领域已有重要应用,但其机械性能在亲水和脱水情况下,差异显著,为全面了解鱼皮的力学性能,本文运用DIC技术对鲤鱼皮在不同溶液中的力学性能进行实验研究,为其潜在的仿生学应用提供数据支撑。针对鲤鱼皮性能测试,搭建了实验装置。该装置由自带软件的卧式拉力机(HVCWWX)和双目DIC微位移应变系统(Dantec Q-400)组成。并用张正友标定法完成对DIC相机的标定。制备鲤鱼皮散斑试件,完成在不同溶液中的拉伸实验。将鱼皮试件分别在8.6%盐水溶液、10%福尔马林溶液与95%酒精溶液中浸没0 h、2 h、4 h、8 h,并粘贴标签,在规定时间内完成拉伸实验,并用DIC记录图像,由DIC自带的软件进行图像处理和计算。同时用电子显微镜观察鱼皮拉断后的微观结构变化,做对比分析。处理实验数据,分析实验结果。得到主要结论:酒精溶液对鱼皮力学性能影响最大、福尔马林溶液次之,盐水溶液影响最小;经福尔马林溶液处理的试件,随浸没时间的延长,其最大拉力、弹性模量和抗拉强度呈增加趋势;酒精溶液与盐水溶液处理的鱼皮试件,随浸没时间的增加,其力学性能趋于稳定。根据微观结构分析认为:鲤鱼皮力学性能参数在不同溶液中的表现,是由于溶液与其组织的作用机理不同所致;相同状态下,横向鱼皮力学性能参数大于纵向鱼皮参数,这是由于鱼皮致密层纤维总体呈横向排列分布所致。
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