[发明专利]一种板料成形各向异性性能参数的视觉测量方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工方法领域，涉及一种板料成形各向异性性能参数的测量方法。

背景技术

塑性应变比r是表示因织构所主导的各向异性性能的重要指标，将金属薄板试样沿轴向拉伸到产生均匀塑性变形时，试样标距内宽度方向的真实应变与厚度方向的真实应变之比，其定义如下：

        （1）

其中：a₀ ——试样初始标距的厚度；

b₀ ——试样初始标距的宽度；

      l₀ ——试样初始标距的长度。

 根据金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°和90°三个方向测得的塑性应变比r值的加权平均值，可以得到加权平均塑性应变比（），即：

        （2）

根据金属薄板平面上与主轧制方向成0°和90°方向的塑性应变比r值的算数平均值与45°方向的塑性应变比r值之差可以得到塑性应变比平面各向异性度（Δr），即：

        （3）

常用塑性应变比r以评价板料各向异性性能，已在冷轧产品研发、生产质量控制与工业选材等方面得到广泛应用。

目前板料各向异性性能参数的测定方法主要是通过实验确定，在实验室条件下，采用标准的实验设备，在单轴拉伸力作用下，拉伸试样至均匀塑性变形阶段，通过手工测量或者自动测量的方式获得不同取向试样的初始标距长度l₀和宽度b₀、规定应变水平下的标距长度l和宽度b，最后将测量值代入公式（1）、（2）和（3）计算得到r、和Δr值。实验方法可以获得较精确的塑性应变比，但是由于需要多次重复的测量试样，这种方法获取塑性应变比r比较麻烦，有以下缺点：（1）手工测量的工作量大，精度较低；（2）试样在轴向加载过程中的屈服变形、纵横向引伸计系统初始化延迟效应与速度切换引发的瞬态惯性效应会造成r值应变路径特征的误差，影响精度；（3）后期实验数据处理复杂，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种新的板料各向异性性能参数的视觉测量方法，可以实时、精确、高效地测量板料塑性应变比r、加权平均塑性应变比和塑性应变比平面各向异性度Δr，以描述板料的各向异性性能。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种板料成形各向异性性能参数的视觉测量方法，依次包括以下步骤：

第一步，试样准备：将板料毛坯切割成符合标准的尺寸和几何形状要求的试样，并在所需要测量的试样表面区域喷涂散斑图案；

第二步，相机标定：从不同方位拍摄获取图像，利用图像进行相机标定计算，通过标定得到两相机准确的位置关系，所述位置关系包括相机的外部参数、内部参数以及镜头畸变参数； 

第三步，获取图像：按照标准夹紧准备好完成散斑喷涂处理的试样，启动材料试验机对试样进行拉伸变形加载，并控制两相机同步拍摄，以获取被测试样在变形状态下的图像序列； 

第四步，散斑应变计算：对获取的全部试样图像进行散斑三维应变计算，得到不同变形状态试样表面的应变数据，所述应变数据包括试样的平均真实应变、长度方向真实应变和宽度方向真实应变；

第五步，选择变形状态：根据应力-应变曲线，选取试样以满足其标距区域内计算的平均真实应变在10%以上为均匀变形平稳段，作为回归区间计算的应变范围；

第六步，回归分析处理：将上一步中挑选出的变形状态的长度方向真实应变和宽度方向真实应变按照回归分析的方法处理，将得到的长度方向真实应变和宽度方向真实应变分别为x轴与y轴，作区间线性回归得到的斜率系数m ；

第七步，计算各向异性性能参数：将上一步得到m值代入以下公式：，得到该试样的塑性应变比r值，在得到不同取向试样的塑性应变比r值后，代入相关计算公式，得出加权平均塑性应变比和塑性应变比平面各向异性度Δr，即获得了板料的各向异性性能参数。

作为优选方式，所述第一步中，准备的试样需满足以下要求：

a）制备的试样边缘无裂纹，表面无划伤；