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Análisis de deformaciones bidimensionales y tridimensionales en materiales

La técnica DIC fue desarrollada inicialmente como un método óptico para el estudio de las deformaciones originadas en materiales en dos dimensiones (DIC-2D). Por lo tanto, teóri- camente estaba restringida al análisis de superficies planas, deformaciones dentro del plano y casos donde el sensor de píxeles activos de los equipos ópticos estuviera perpendicular a la superficie de interés a estudiar. No obstante, en la práctica los movimientos fuera del plano son inevitables, por lo que en tales casos la técnica DIC-2D puede ser empleada para determinar los campos de desplazamientos y deformaciones en objetos con superficie curva asumiendo esos movimientos fuera del plano como "objetos deformables" y realizando correcciones a los efectos de distorsión producidos en las imágenes digitales. Sin embargo, a principios de la década de los 90’s comenzó a extenderse el uso de la técnica DIC para el análisis de defor- maciones y desplazamientos tridimensionales (DIC-3D) a partir del uso de fundamentos de estereoscopía [22][23], lo que permitió estudiar el comportamiento de materiales con superfi- cie no plana, además del estudio de la fractura en tres dimensiones. Diversas investigaciones se han realizado utilizando la técnica DIC en su faceta en tres dimensiones para la obtención de los campos de desplazamientos y deformaciones tridimensionales. Uno de los trabajos que destacan en este rubro es el realizado por Sutton y colaboradores [24] sobre el efecto de los movimientos fuera del plano utilizando la técnica DIC en dos y tres dimensiones. Los experimentos fueron realizados en objetos con superficie plana sometidos a movimientos de traslación y rotación fuera del plano utilizando arreglos de múltiples cámaras digitales y diver- sos tipos de lentes para medir los desplazamientos simultáneamente. La información obtenida se procesó mediante dos programas computacionales de correlación digital de imágenes en

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dos y tres dimensiones [25]. Con los resultados obtenidos se dedujo que al utilizar una sola cámara para obtener las deformaciones fuera del plano del objeto en dos dimensiones, se pro- ducen gradientes de desplazamiento que si son suficientemente grandes pueden corromper las mediciones de desplazamientos dentro del plano, lo cual dificulta la posibilidad de separar las deformaciones verdaderas de las pseudo-deformaciones de la imagen. Asimismo, para mini- mizar los efectos del movimiento fuera del plano utilizando la técnica DIC-2D, se recomienda incrementar la distancia entre la cámara y el objeto, por lo que se aconseja el uso de lentes ópticos adecuados para tal situación. Por lo tanto, el uso de la técnica DIC-3D resulta ser una mejor alternativa para estudiar las deformaciones de objetos con movimientos fuera del plano. Por otra parte, Pan y colaboradores [26] se centraron en el estudio de las metodologías utilizadas de la técnica DIC para la estimación de los campos de desplazamientos y deforma- ciones en dos dimensiones (DIC-2D). Asimismo, su principal enfoque fue la revisión de los parámetros técnicos que intervienen en la aplicación de la técnica DIC, así como las ventajas y desventajas de la técnica con respecto a las técnicas ópticas interferométricas existentes. Entre los parámetros estudiados en esta investigación se encuentran los tipos de algoritmos de corre- lación matemática y de optimización numérica para la estimación de los desplazamientos y las deformaciones, además de los errores comunes relacionados al tipo de espécimen, el proceso de adquisición de imágenes y a los algoritmos utilizados, entre otros factores. También, se han realizado estudios sobre los tipos de lentes utilizados equipos ópticos [27], en los que se encontró que los efectos de distorsión del los lentes utilizados en las cámaras digitales pueden provocar fluctuaciones en las imágenes resultantes, lo que provoca datos erróneos en la infor- mación obtenida por DIC. Otro de los parámetros que se ha estudiado es el tipo de resolución utilizada en las imágenes digitales. Este tema ha sido ampliamente investigado por los trabajos de Reu y colaboradores [28], en el que se ha demostrado que la pérdida de resolución espa- cial (finura en los detalles visibles de una imagen) origina datos imprecisos. No obstante, se observó que se pueden compensar esos errores incrementando el tamaño de subconjunto de puntos a analizar o el tamaño del patrón de moteado sobre la superficie.

En años recientes, Yu y Pan han realizado investigaciones sobre la aplicación de la técnica DIC-3D mediante la utilización de cámaras digitales individuales. Sus investigaciones se cen- tran en el uso de una cámara individual a color con sensor 3CCD (cámara digital compuesta de un prisma y tres sensores CCD) [29] y una cámara individual de alta velocidad [30]. La configuración experimental de dichas investigaciones esta basada en la utilización de espejos y prismas, los cuales que reflejan la superficie de interés del objeto produciendo dos puntos de vista y manteniendo los principios fundamentales de estereoscopía. A partir de estos tra- bajos se demostró que el uso de cámaras individuales aplicadas en la técnica DIC-3D produce información precisa al analizar deformaciones en materiales dentro y fuera del plano, ya que al utilizar una cámara individual se evitan los problemas de sincronización y pérdida de res- olución espacial. Además, dicho sistema es relativamente mejor en términos económicos con respecto al sistema DIC-3D convencional utilizando dos o más cámaras digitales. Esto repre- senta un avance significativo en el mejoramiento de los sistemas de adquisición de imágenes utilizados en la técnica DIC-3D.

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Estudio del comportamiento de elementos de concreto uti-