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塑性变形被认为是材料断裂的重要前兆信息。在实际工程中，检测变形过程中的塑性屈服对于材料具有重要意义。对于无定形聚合物而言，人们认识到无论其化学结构如何，相同的塑性变形机制都是有效的。
目前已经提出了几种实验方法来评估变形过程，例如应变仪、数字图像相关(DIC)和引伸计。这些方法无法测量全场变形特征的变化。红外热成像作为一种动态检测方法，为可视化塑性变形过程中聚合物的演变提供了新的视角。
根据热力学第一定律，在加载过程中，外界提供的机械功的一部分会转化为热能，并以红外辐射(IR)的形式释放出来。
一些研究集中在使用红外热成像来表征材料的机械性能。实验证明，红外热成像是研究各种载荷条件下变形的非常有效的方法。例如，He等人通过热成像图像揭示了开挖损伤区域的时空演变。
标本制备
该研究使用了由拜耳公司提供的聚碳酸酯(PC)板材进行实验。这些板材是根据中国建筑材料测试认证中心的标准直接加工而成的。
试样的矩形尺寸为80×20×6毫米，保证了来自同一块板材的高几何完整性。为了确保试件四周的平面度在0.02毫米以内，对试件进行了抛光和打磨处理。
研究中使用的三点弯曲加载技术图。为了消除残余应力，所有试件在烘箱中进行了72小时的退火处理，并在恒温恒湿的实验室中放置了5天。上部加载点位于试样边缘的中心位置，两个加载点之间的距离为50毫米。
红外辐射实验装置
为了研究聚碳酸酯(PC)的热响应和变形特性，我们在50 kN的MTS伺服电机试验机上进行了一系列三点弯曲实验。三点弯曲实验采用位移控制模式进行，加载速率为2 mm/min、4 mm/min、6 mm/min和8 mm/min。通过控制装置调整加载条件，并实时记录加载和位移信号。
我们使用高精度的Irdna-U3红外辐射系统来获取反映加载过程中试样表面温度变化的灰度变化。监测系统由红外摄像机和探测器组成，探测波长范围为7.5~13.5 μm，可以将红外摄像机的灰度转换为电输出以显示热成像图像。
在三点弯曲试验过程中，红外相机以每秒8帧的扫描帧率记录了试件一系列灰度变化。红外相机的灵敏度为0.02°C，灰度图像的分辨率为640×512像素。
为了确保红外成像的准确性，我们在恒温环境下进行了红外辐射实验。为了获得更高的红外辐射信号和更准确地监测灰度变化，我们使用黑色隔离盒将测试机和样品包围起来，以创建均匀的背景。
红外相机应固定在离样品约1米的三脚架上。实验试件放置在加载台上至少4小时，以使试件表面温度均匀化。
光弹实验装置
在研究中，还进行了光弹实验以展示聚碳酸酯(PC)的弹塑性变形特性。通过该实验，我们可以获得具有暂时双折射特性的样品的等色条纹图案。
包括偏振器、分析仪和两个四分之一波片。这些设备被用于在三点弯曲测试中可视化和捕捉试样上的条纹图案。条纹图案是表征主应力差的关键因素，它反映了力学性能，并进一步展示了试件的弹塑性变形程度。
我们使用佳能EOS R数码相机拍摄了条纹图案，同时使用单色光源以提供清晰的条纹，特别是在应力集中区域条纹较密集的地方。
光弹性是一种利用应力光学效应的方法。通过三点弯曲实验中的加载方案，我们可以揭示聚碳酸酯(PC)的应力分布和形变分布。
在加载过程完成后，样品经历以下步骤以获取材料的应力和变形状态：（1）光弹性成像，（2）光弹性条纹计算，以及（3）弹性和塑性变形的区分。
我们使用电荷耦合器件(CCD)相机在光学光路中观察样品，以捕捉其应力和变形的边缘图像。在光弹性方面，三点弯曲试验后的应力和变形观察通过光弹性条纹进行。
我们可以通过拍摄图像的光强信息获得模型中每个点的等色条纹。当单色光照射在第一偏振器上时，它产生偏振光，然后当偏振光到达第一个四分之一波片时，它变为圆偏振光。圆偏振光分别沿着快轴和慢轴传播。
圆偏振光到达第二个四分之一波片时，它抵消了第一个四分之一波片引起的路径差，然后通过偏振片成像并存储在相机中。
相机记录的光弹性条纹反映了结构中的应力分布和材料的弹性变形范围。当超过弹性范围时，光弹性条纹的密度和分布则表明材料的塑性变形程度。
红外热成像的加工
当试样承受载荷时，会产生热能。这种热能是由粒子能级的跃迁引起的，反映在红外热（IRT）中。应力的变化会导致内部微观粒子状态的变化，以及电磁辐射的发射和吸收增加。
使用IRT来评估材料的力学机制是可行的。红外热成像可以检测试样表面的辐射，并将其转换为有效的温度场，呈现一系列红外热成像图。
PC的红外信息经过重采样，并以二维矩阵的形式存储。φ_p表示一系列PC表面的原始红外辐射信息，包括p帧有效的红外辐射热成像图。
弹性变形过程中的热机械效应
在试样断裂之前，它会经历弹性和塑性变形阶段，而这两个阶段对应着不同的散热条件。在可逆弹性变形中，压缩区域会发生热耗散，而拉伸区域则会产生热吸收。在不可逆塑性变形过程中会出现明显的散热现象。
在弹性变形中，当材料承受拉伸载荷时，会发生冷却现象。热弹性效应说明了在弹性变形过程中应力幅值与温度变化之间的对应关系。
随着弹性区材料原子间距离的增加，材料的体积膨胀和键长也会增加。在忽略材料与环境之间热传递的情况下，可以假设存在绝热条件，即在拉应力引起弹性张力的情况下，温度会显著下降。
红外热成像可以用来呈现塑性变形中的热变化。它可以作为监测材料塑性变形和断裂前兆的预测方法。一些研究已经对热塑性效应进行了调查，但在不同加载速率下对材料塑性变形温度的完整量化仍需要进一步研究。
IRT 在弹塑性变形中的机械响应
在不同的加载速率下，PC材料的载荷-位移曲线显示出相似的变形能力。随着加载速率的增加，耗散的能量减小。PC材料类似于低碳钢，具有高韧性。
在三点加载下，试样没有明显的屈服点，容易发生大变形。在加载的初始阶段（Ⅰ阶段），载荷-位移关系呈线性，代表弹性变形过程。
在Ⅱ阶段，试样内部的大分子链开始发生流动，随着载荷的增加，位移逐渐增大，试样进入塑性变形阶段。在Ⅲ阶段，应力超过拉伸屈服极限，载荷保持不变，但应变继续增加，试样内部的分子键发生滑移，导致分子链的拉伸，直至最终断裂。
在进行了2 mm/min、4 mm/min、6 mm/min和8 mm/min的规定位移速率下的三点弯曲实验中，评估了PC表面IRT的分布和演变。
IRT序列特征用于描述PC材料在弹塑性变形过程中热能的变化。一般情况下，拉伸区的温度降低，压缩区的温度升高，并且随着应力的增加，温度变化更加明显。根据热弹性效应，在位移和载荷增加的情况下，红外热像现象可以观察到。
试样的压缩区域由蓝色变为绿色，应力集中区域呈黄色，表明压缩区的IRT逐渐增大。相应地，随着加载荷的增加，试样的压缩区域的IRT也随之增加。通过跟踪拉伸和压缩区域的平均红外辐射温度（AIRT），可以了解热分布和演变情况。
随着应力的增加，试样的拉伸区域的温度场可能呈现出相反的发展。通过IRT反演，拉伸区域的颜色会变得更亮。拉伸区的应力集中温度会从下降转变为快速上升，这种突然变化发生在试样还未断裂的阶段，而拉伸区域逐渐扩大，这与弹性加载范围内的各种温度特性不符。
塑性变形过程伴随着热能的释放。该研究的结果表明，在三点弯曲载荷下，PC材料的拉伸区域产生了足够强的热能，可以通过红外热成像进行捕捉而不受热扰动。该方法可以将红外热成像技术应用于全场应变分布测量，从而实现弹性变形的应力测量。
研究结果表明，红外热成像技术在评估材料塑性变形过程中具有适用性，并且红外相机所获得的热能生成与PC材料的塑化过程之间存在相关性，可作为一种可靠的方法用于可视化和定性分析塑性变形过程。
在不同加载速率下的三点弯曲加载实验中，PC材料的拉伸区域表明发生了加热现象，这是由塑性变形引起的。光弹性方法与红外辐射热成像相结合，能够通过分析温度的升高来获得一些塑性变形信息。
研究还发现，由于应力集中的存在，塑化区域没有明显的波动，这使其成为研究数值本构模型的合适方法。力学实验和红外热成像技术的联合应用可确定塑性功转化为热能的转换系数。研究结果表明，红外热成像可以作为连续监测材料在动态载荷下发生塑性变形的一种方法，而红外辐射温度对应于应变分布。
该方法提出了一种聚碳酸酯塑性变形评估原理，并说明了如何获取和分析塑性变形过程。
红外热成像技术受到周围环境和各种热分布的限制。尽管主要尝试使用红外技术来说明材料在加载过程中的塑性变形，但定量揭示复杂工程中热变化与塑性变形之间的关系仍然具有挑战性。
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传感器，
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