馬劍清 / 臺灣大學機械系；楊宜恒 / 工研院材化所
三、 數位影像相關法量測結果
1. 懸臂板受溫度之自由端及側邊位移量測
本單元實驗以懸臂薄板受溫度影響之熱變形位移量測，應用數位影像相關法(簡稱DIC)的影像追蹤量測技術，作為熱變形所產生的位移場之定量量測，來獲得結構熱變形所產生的最大位移資訊，如圖廿三及圖廿四所示。於懸臂薄板自由端厚度方向選取三點(DIC1、DIC2、DIC3) ，如圖廿五所示，以DIC位移量測技術，來作為熱變形所產生的位移場之定量量測。
圖廿三、應用DIC及FBG量測技術懸臂薄板前端受溫度之熱變形
圖廿四、懸臂薄板前端實驗量測系統圖
圖廿六為懸臂薄板自由端厚度方向三點的影像追蹤特徵。結構受熱變形所產生的位移量值，通常都非常的微小，約在微米(μm)等級，利用實驗室自行開發的DIC量測技術，同時量測多點結構熱變形所產生的位移場。圖廿七為懸臂薄板自由端厚度方向選取三點垂直及水平方向之位移場和溫度場隨時間之變化，各點的位移隨時間的變化與熱電偶所量測的溫度相當一致，最大溫度約有70多度，其中DIC2的垂直位移量最大約有60多微米。
圖廿八為懸臂薄板側端影像量測點及實驗量測系統圖。圖廿九為懸臂薄板側邊五個量測點垂直及水平方向之位移場和溫度場擬合係數，圖中顯示靠近固定端的兩個量測點(點1及點2)之水平及垂直方向位移非常小，而由所獲得的擬合係數就可以由量測的溫度場獲得位移場的資訊。
2. 數位影像相關法於熱加載三維全場位移量測與複材結構瑕疵位置的檢測
本單元探討在溫度變化下缺陷瑕疵對複材結構全場熱變形造成的影響，實驗架設如圖卅。在複材懸臂板後方放置加熱圓盤對其進行加溫，前方架設兩台相機，取樣時間設定為每張3秒，量測時間約1,800秒，共截取600張影像作全場變形分析。複材懸臂板熱變形場分析點，長度方向有10點而寬度方向有9點，全場共90點。以數位影像相關法分析全場之三維變形，實驗過程中總共需追蹤分析54,000個點，其結果可完整呈現升溫及降溫過程中任何時間所產生之複材懸臂板熱變形的三維全場位移的精確結果。
圖卅、複材懸臂板受熱負載三維全場位移量測實驗架設
無缺陷的全場熱變形的量測結果如圖卅一，X方向的變形沿長邊中軸兩邊反對稱；Y方向的變形由固定端向自由段遞增且沿長邊中軸左右對稱；Z方向則呈現沿長邊中軸左右對稱的趨勢。比較三種量測結果，在最高溫升 時，X方向變形量約為 ，但Y方向最大變形量僅為 ，Z方向最大位移變形量為 。其中，Y方向的變形量遠小於X方向，而由FBG量測得到的熱膨脹係數結果亦呈現Y方向遠小於X方向，兩種量測方法呈現一致的結果。故複材懸臂板沿著纖維方向基本不產生熱變形，而沿Z方向則產生頗大的翹曲變形。圖卅一的下邊則為熱電偶呈現升溫及降溫的時間歷程中9個點精確的熱變形，也顯示DIC有能力進行微米級(μm)的全場量測。
圖卅一、無缺陷懸臂板 (a)X方向；(b)Y方向；(C)Z方向全場熱變形
下一個實驗將數位影像相關法應用於包含缺陷的複材懸臂板的全場熱變形量測，平行缺陷位置位於懸臂板左側邊，距離固定端 3 公分處，缺陷長度為 10 mm。三維全場熱變形量測結果如圖卅二，將量測結果與圖卅一無缺陷的結果比較，三個方向皆有較大的變形量，而缺陷也破壞了變形場的對稱性。在平行缺陷附近有較大且明顯的位移場變化，在缺陷上方區域展現劇烈的位移變化，尤其是Y方向的變形量達到 的量值，比無缺陷(圖卅一)大了許多。由所呈現的三維全場熱變形中亦清楚展現缺陷的大小及位置。
接著在距離自由端頂點10 mm 處，沿著纖維方向再製造一處長10 mm 的垂直缺陷，並探討不同方向的缺陷對於結構熱變形的影響。同時存在水平與垂直缺陷三維全場熱變形的量測結果如圖卅三，顯示比僅具有水平缺陷(圖卅二)整體呈現較大的全場變形。再比較平行缺陷與垂直缺陷對於全場變形的影響，平行缺陷對於複材結構的熱變形有較顯著的影響，可由全場的變形圖直接觀察得知---以上為部分節錄內容，完整資料請見下方附檔。