《数字图像相关（DIC）测试方法 第1部分：金属拉伸试验》编制说明

《数字图像相关（DIC）测试方法第1部分：金属拉伸试验》

（征求意见稿）

编制说明

一、任务来源及工作简要过程

1.任务来源

根据CSTM标准委员会材试标字CSTMLX580001125.1—2022号“关于CSTM标准《数

字图像相关（DIC）测试方法第1部分：金属拉伸试验》的立项公告”文件的要求，CSTM

标准《数字图像相关（DIC）测试方法第1部分：金属拉伸试验》以项目编号“CSTMLX5800

01125.1—2022”下达，该标准由中国石油集团工程材料研究院有限公司（以下简称“工程材

料研究院”）等单位负责制定。

2.起草单位及工作组成员

按照标准制、修订工作程序的要求，我们成立了CSTM标准《数字图像相关（DIC）测

试方法第1部分：金属拉伸试验》项目工作组，起草单位包括工程材料研究院、国家管网

集团西部管道有限责任公司、国家管网公司西南管道有限公司等单位，项目组由上述三家单

位的专业技术人员组成。

3.工作过程

项目组从2022年1月至2023年5月，完成了资料收集、标准草案编制、征求意见稿编

制等工作。简要过程如下：

（1）DIC测量设计流程的确定：在2022年1月-2023年3月期间，项目组通过详细调

研掌握了DIC测试过程中的测量设计过程。

（2）资料收集：在2022年4月-6月期间，项目组调研了DIC散斑制作、标定方法及

试验流程，确定了DIC散斑制作及标定方法。

（3）DIC测试试验的确定：在2022年7月-9月，项目组通过实验室进行了DIC圆棒

试样拉伸、板状试样拉伸及宽板拉伸试验，并与常规方法结果进行了对比。

（4）标准草案编制：在2022年10月-2023年3月期间，项目组就标准大纲进行了详

细讨论，并起草了标准草案。

（5）征求意见稿的编制：在2023年3月-2023年5月，根据工作组内部多次讨论形成

的修改意见，编制形成了征求意见稿。

二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

数字图像相关(DIC)是一种基于光学引伸计的非接触式测量方法，可真实、有效的测量

材料在拉伸时三维方向上的应变变化。尤其针对拉伸试验中大范围、高应变、高速率等研究

状态，该方法能够进一步挖掘常规力学性能测试中的关键信息，从而更加全面深入的理解材

料的性能与变形行为，是金属拉伸试验技术最新的重要发展方向。

DIC技术目前在金属拉伸测试中的应用较为广泛。许多厂家已经开发出了相应的设备和

测试分析软件，针对各家自身设备特点实现了设备标定、散斑制作、数据采集分析等功能，

并提供了相应的推荐做法。然而由于厂家自身设备硬件差异，推荐做法并不统一，数据分析

时的方法也存在不同，导致试验结果可靠性低，通用性差。

因此有必要结合DIC测试技术以及现有的金属拉伸试验标准，建立通用、有效的DIC

拉伸试验测试标准。

三、采用国际标准和国外先进标准的项目，应当详细地说明采用该标准的目的、

意义，采用标准程度及理由，我国标准同被采用标准、和/或与国际、国外同类

标准的主要差异及其原因，或与测试的国外样品的有关数据对比情况等。

国外于2015年成立了国际数字图像相关学会（iDICs）。该组织与2018年10月发布了

数字图像相关可靠实践指南，主要涉及DIC的原理、基本概念、测试步骤等内容，旨在为

DIC从业人员提供培训参考文件。而该指南尚未对金属拉伸试验的相关内容进行指导，国内

也暂无相关方面的标准或指南。

四、标准主要内容

本文件规定了基于数字图像相关（DIC）金属材料拉伸试验的原理、DIC测量设计、DIC

的标定及试验、DIC图像处理和试验报告。

本文件适用于基于数字图像相关（DIC）金属材料拉伸性能的测定。测试样品为平面（单

一相机）或曲面（至少2个相机），范围尺寸为50mm至100mm，等效应变不大于60%，试

验为室温静态或准静态的拉伸。

具体包括内容如下：

1）范围

2）规范性引用文件

3）术语和定义

4）符号和说明

5）总则

6）DIC测量设计

6.1）相机的选择

6.2）相机与镜头的固定

6.3）光源和光圈

6.4）拉伸试样及制备

6.5）DIC散斑

6.6）拉伸试验机

7）DIC的标定

8）DIC测试试验

9）DIC图像处理

10）试验报告

11）附录A

12）附录B

五、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济

效果

本标准是在整理和分析国内外关于数字图像相关（DIC）测试方法的文献与规范，结合

金属材料拉伸试验的需求和研究进展，并征求了本领域专家意见的基础上形成的。该标准的

提出有助于推动我国科研单位及相关企业进一步提高金属拉伸试验的测试水平和能力。2020

年至2022年期间，项目组利用DIC测试设备多次开展了多次金属材料圆棒拉伸、板状试样

拉伸以及宽板拉伸试验工作。

(a)(b)

(c)(d)

图1不锈钢管的DIC拉伸试验

图1中利用DIC及拉伸试验机对314不锈钢管的棒状拉伸试样进行了测试。整个过程

包括DIC的参数设置、标定、试样表面散斑制作等过程。成功获取了试样在拉伸过程中的

应力应变关系，如图2所示。

(a)

(b)(c)

图2不锈钢的DIC拉伸结果

图2a中，获得了不同阶段的应力、应变变化关系，可以看出整个拉伸过程可明显分为

三个阶段。其中最大力对应的试样表面应变可以清晰的看出应变最大位置出现在试样中部

（图2b），随着加载过程的继续进行，整体载荷发生下降，最终颈缩断裂位置位于最大应变

处（图2c）。利用DIC测试可以准确表征整个拉伸过程中试样的应变变化情况，尤其可以捕

捉试样在颈缩过程中大应变过程中的信息，具有显著的优势。

图3高应变海洋管的DIC测试

图3中，利用DIC测试获得了高应变海洋钢管在弯曲过程中的应变变化关系，可见该

测试方法不仅适用于小尺寸试样，还可广泛应用于大规格、全尺寸样品的测试，适用性好。

标准中的试验方法切实可行，利用DIC测试技术可对金属材料的拉伸性能可进行准确的表

征，不仅能对弹、塑性变形过程中的应力应变过程进行测试分析，还可对颈缩、断裂等高应

变过程进行研究，在材料性能测试领域具有实际指导意义。

本标准提供一种间接的、非接触式的测试方法，广泛适用于高速、大变形、断裂、特殊

环境的材料性能测试及验证过程，是近年来材料性能研究中重要的试验技术发展方向。试验

标准的制定对于科研机构或相关企业开展此类试验和试验结果采用、对比有重要的指导作用，

不同实验室的试验结果可以共享，可进一步提高测试精度和试验水平，节约成本。

六、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系

本标准与现行方针、政策、法律、法规和强制性标准没有冲突和矛盾。

七、对审查意见及重大分歧意见的处理经过和依据

本标准与现行方针、政策、法律、法规和强制性标准没有冲突和矛盾，也未收到相关重

大分歧意见。

八、标准水平建议，预期的社会经济效果

标准制定后，利用三维动态光学应变测量(DIC)这种基于光学视频引伸计的非接触式测

量方法，可真实、有效的测量颈缩（大应变条件）时的应变变化，进一步提高试验测试能力

和水平，广泛适用于高速、大变形、断裂、特殊环境的材料性能测试及验证过程，是近年来

材料性能研究中重要的试验技术发展方向，具有显著的技术先进性和社会经济性。

九、贯彻标准的要求和措施建议

为了实现金属拉伸试验能力水平的进一步提高，建议尽快进入标准批复实施阶段，并在

使用过程中加强标准宣贯力度，严格执行标准要求。

十、废止现行相关标准的建议

无

十一、标准涉及专利情况说明

无

十二、重要内容的解释和其它应予说明的事项

无

《数字图像相关（DIC）测试方法第1部分：金属拉伸试验》

（征求意见稿）

编制说明

一、任务来源及工作简要过程

1.任务来源

根据CSTM标准委员会材试标字CSTMLX580001125.1—2022号“关于CSTM标准《数

字图像相关（DIC）测试方法第1部分：金属拉伸试验》的立项公告”文件的要求，CSTM

标准《数字图像相关（DIC）测试方法第1部分：金属拉伸试验》以项目编号“CSTMLX5800

01125.1—2022”下达，该标准由中国石油集团工程材料研究院有限公司（以下简称“工程材

料研究院”）等单位负责制定。

2.起草单位及工作组成员

按照标准制、修订工作程序的要求，我们成立了CSTM标准《数字图像相关（DIC）测

试方法第1部分：金属拉伸试验》项目工作组，起草单位包括工程材料研究院、国家管网

集团西部管道有限责任公司、国家管网公司西南管道有限公司等单位，项目组由上述三家单

位的专业技术人员组成。

3.工作过程

项目组从2022年1月至2023年5月，完成了资料收集、标准草案编制、征求意见稿编

制等工作。简要过程如下：

（1）DIC测量设计流程的确定：在2022年1月-2023年3月期间，项目组通过详细调

研掌握了DIC测试过程中的测量设计过程。

（2）资料收集：在2022年4月-6月期间，项目组调研了DIC散斑制作、标定方法及

试验流程，确定了DIC散斑制作及标定方法。

（3）DIC测试试验的确定：在2022年7月-9月，项目组通过实验室进行了DIC圆棒

试样拉伸、板状试样拉伸及宽板拉伸试验，并与常规方法结果进行了对比。

（4）标准草案编制：在2022年10月-2023年3月期间，项目组就标准大纲进行了详

细讨论，并起草了标准草案。

（5）征求意见稿的编制：在2023年3月-2023年5月，根据工作组内部多次讨论形成

的修改意见，编制形成了征求意见稿。

二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

数字图像相关(DIC)是一种基于光学引伸计的非接触式测量方法，可真实、有效的测量

材料在拉伸时三维方向上的应变变化。尤其针对拉伸试验中大范围、高应变、高速率等研究

状态，该方法能够进一步挖掘常规力学性能测试中的关键信息，从而更加全面深入的理解材

料的性能与变形行为，是金属拉伸试验技术最新的重要发展方向。

DIC技术目前在金属拉伸测试中的应用较为广泛。许多厂家已经开发出了相应的设备和

测试分析软件，针对各家自身设备特点实现了设备标定、散斑制作、数据采集分析等功能，

并提供了相应的推荐做法。然而由于厂家自身设备硬件差异，推荐做法并不统一，数据分析

时的方法也存在不同，导致试验结果可靠性低，通用性差。

因此有必要结合DIC测试技术以及现有的金属拉伸试验标准，建立通用、有效的DIC

拉伸试验测试标准。

三、采用国际标准和国外先进标准的项目，应当详细地说明采用该