Digital image correlation : applicazione di tecniche convenzionali e sviluppo di soluzioni innovative per la stima e l'incremento dell'accuratezza

The subject of this thesis is the non-contact measurement technique known as Digital Image Correlation (DIC) for displacement and strain fields analysis. The whole work, which has as its main purpose the accuracy study of the mentioned technique, can be divided basically into two parts. The first is aimed at devising and developing of an innovative method for carrying out accuracy analysis of DIC. This new method, proposed for its ease of use, fast execution and cost efficiency of required tests, is intended to provide a reliable estimation of performance before to the execution of each acquisition campaign and therefore allows the tuning of various parameters that significantly affect the measurement accuracy. The second part involves designing and conducting tensile tests in order to evaluate the accuracy of the DIC method in cases not different from those in which it is commonly used, and it becomes useful to validate the results obtained in the first part. Particular attention is paid to all the influential factors for the experimental tests and the subsequent analyses, as well as to the study of solutions to reduce the measurement uncertainty. The latter, as it is demonstrated, can be ensured by applying proposed pre-processing operations on the acquired data. Furthermore, the more sophisticated 3D DIC technique is tested as well, highlighting advantages and drawback.

Oggetto di questa tesi è la tecnica di misura senza contatto Digital Image Correlation (DIC) per l'analisi di campi di spostamento e deformazione. L'intero lavoro, che ha come obiettivo principale lo studio dell'accuratezza di misura della tecnica indicata, può essere suddiviso fondamentalmente in due parti. La prima è volta all'ideazione e allo sviluppo di un metodo innovativo per l'effettuazione di analisi di accuratezza per la DIC. Questo nuovo metodo, offerto per la sua semplicità di utilizzo, immediatezza realizzativa ed economicità delle prove sperimentali ad esso necessarie, è pensato per fornire un'affidabile stima delle prestazioni prima dello svolgimento di ogni campagna di acquisizione e permettere dunque la messa a punto dei molteplici parametri che incidono significativamente sulla bontà della misura. La seconda parte, invece, prevede la progettazione e lo svolgimento di prove di trazione al fine di indagare l'accuratezza della tecnica DIC per casi non difformi da quelli in cui comunemente è impiegata, e diviene utile alla validazione dei risultati ottenuti nella prima parte. Particolare attenzione viene posta a tutti gli elementi influenti per le prove sperimentali e le successive analisi, nonché allo studio di soluzioni per la riduzione dell'incertezza di misura. Quest'ultima, come viene dimostrato, può essere assicurata mediante l'applicazione di determinate operazioni di pre-processing sui dati acquisiti. Trova spazio in questa parte anche l'analisi di accuratezza per la più sofisticata tecnica DIC 3D, di cui si evidenziano vantaggi e problematiche.