[发明专利]一种金属板材各向异性的测量装置

说明书

技术领域

本发明属于材料力学性能测量技术领域，尤其涉及一种适用于金属板材各向异性的简易测量装置。

背景技术

金属板材广泛应用于汽车、航空、家电等制造技术领域，板材成形的力学性能是评价板材的主要指标。目前常用的性能指标有弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延伸率、各向异性指数，前四个参数都可以采用拉伸应力应变曲线得到，而各向异性指数需要另外测量，且较难得到。

目前测量各向异性指数的方法是通过传感器测量的方法，即对拉伸板材的试样标定的长度和宽度方向都夹持传感器，然后通过公式计算出各向异性值。然而，由于传感器价格昂贵，一般精度的都要几万元，因此，现有的测量方法需要花费较高的成本，一般大专院校无力承担如此昂贵的教学成本，目前仅在一些条件较好的高校才配备有相关设备；而且传感器每年都要进行校核，量程也有限制，一般不能超过10%，因此，使用非常不便。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种金属板材各向异性的测量装置，本发明用于测量金属板材的各向异性指数，直观简单，操作方便，特别是成本低，从而可以大规模推广应用，并且不用每年的校核。

本发明采用以下技术方案：一种金属板材各向异性的测量装置，包括拉伸试验机，拉伸试验机具有上夹头和下夹头，上夹头与下夹头用于夹持拉伸试样；测量装置还包括摄像机或数码照相机、带有标准刻度线的背景板；数码照相机设于所述拉伸试样的正前方，背景板设于所述拉伸试样的正后方。

优选的，摄像机或数码照相机装于三脚架之上。

优选的，数码照相机具有录像功能或能高速连拍。

优选的，背景板、数码照相机通过吊架与所述的拉伸试验机固定连接。

优选的，背景板、数码照相机通过底座与所述的拉伸试验机固定连接。

优选的，拉伸试样与背景板的距离在5mm以内。

优选的，背景板由坐标纸贴于一平板之上而制成。

使用时，首先在拉伸试样上进行标识，印制需要测量的长度和宽度黑色线条，然后将拉伸试样放入拉伸试验机的夹头中夹持。在拉伸试样的正前方设置数码照相机，试样的正后方设置标有刻度的背景板（可采用坐标纸贴在一个硬板上）。打开照相机开始录像或照相，然后开启拉伸试验。试验完毕后，关闭相机。

对录像的结果进行分析，采用图形处理软件对拉伸的不同时刻进行图片截取，然后对比坐标纸读出标定的宽度和长度数值，采用公式

R=ln(w/w₀)/[ln(w₀l₀)/(wl)]

上式中：R——各向异性值，w为拉伸变形后标识线6的长度，w₀为初始宽度（图2中标识线6的长度，一般为12.5mm），l₀为初始的长度（图2中标识线5的长度，一般为50mm），l为拉伸变形后标识线5的长度。

进行不同拉伸时间点的计算，并绘出曲线，进行平均，即可得出R值。

本发明金属板材各向异性的测量装置的有益效果是：其结构简单，直观方便，操作简便，制造费用低，非常适用于教学，且能够记录每次的拉伸过程。

附图说明

图1是实施例一的结构原理图。

图2是拉伸试样的标识图。

图3是成形后的测量示意图。

图4是实施例二的结构原理图。

图5是实施例三的结构原理图。

图示中：1-背景板、2-坐标刻度线、3-拉伸试验机上夹头、4-拉伸试样、5-拉伸试样长度方向标识线、6-拉伸试样宽度方向标识线、7-拉伸试验机下夹头、8带录像功能的数码照相机、9-三脚架、10-吊架、11-底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。

实施例一：参见图1-3，本实施例金属板材各向异性的测量装置包括由普通电脑控制的拉伸试验机一台、具有录像功能的数码照相机或高速连拍数码照相机8一台、带有标准刻度线2的背景板1。拉伸试样4采用国家标准制作而成。拉伸试验机具有上夹头3和下夹头7，上下夹头用于夹持拉伸试样4。数码照相机8装于三脚架9之上，数码照相机8设于拉伸试样4的正前方，背景板1设于拉伸试样4的正后方。在拉伸试验中，采用数码照相机记录拉伸试验的过程录像；完成试验后，对录像进行分析即采用图形处理软件对拉伸试验的每步结果的变形长度和宽度的标识线进行测量，得出不同拉伸长度的标识线的长度，代入公式计算各向异性值。

具体操作过程：