[发明专利]一种测试金属板材双轴屈服和硬化行为的方法

权利要求书

1.一种测试金属板材双轴屈服和硬化行为的方法，其特征在于，该方法设计新的十字形试样几何结构，通过测量双轴载荷直接获得金属板材的双轴初始和后续屈服应力；所设计的试样特征为：十字花试样为沿十字中心线的对称结构，十字花试样臂部双圆角缺口、在十字花试样的每个臂部中间加工一个贯通性的带缝隙开口沟槽和中心变形区减薄，通过实时测量减薄区固定中心点的应变确定金属板材发生屈服的时刻和后续硬化对应的应变；

利用实验装置采集的轴向力数据F_x、F_y，通过简单计算获得金属材料准确的屈服与硬化轴向应力σ_x、σ_y，其中：

σ_x和σ_y分别代表x轴、y轴两个加载方向的屈服应力，F_x和F_y分别代表x轴、y轴两个加载方向的轴向力，L₆代表中心变形区长度或宽度，T₁代表中心变形区厚度，L₅代表相对两个缝隙开口沟槽根部之间的长度，T₂代表十字花试样臂部厚度。

2.根据权利要求1所述的测试金属板材双轴屈服和硬化行为的方法，其特征在于，缝隙开口沟槽长度是控制测试精度的关键参数，对于不同厚度的金属板材，对应不同的缝隙开口沟槽长度。

3.根据权利要求1所述的测试金属板材双轴屈服和硬化行为的方法，其特征在于，通过改变双轴加载的速度比获得不同的应变路径。

4.根据权利要求1所述的测试金属板材双轴屈服和硬化行为的方法，其特征在于，金属板材的双轴应力由测量获得的双轴载荷直接求得。

5.根据权利要求1所述的测试金属板材双轴屈服和硬化行为的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)十字花试样加工

十字花试样臂部采用双圆角过渡，并在臂部中间加工贯通性的缝隙开口沟槽，并结合减薄中心变形区，促使试样中心发生均匀变形；

(2)十字花试样测量标定

在试样观测区域表面通过喷漆方式形成随机分布的散斑并将其烘干，作为后续光学测量的标准；

(3)双轴加载实验

采用配备数字图像捕捉设备的双轴拉伸试验机进行双向加载实验，试样开始前进行拍照标定，试样过程中固定时间间隔进行拍照，并准确记录双轴拉伸实验机的夹头加载力的实时数据；

(4)双轴加载实验数据处理

利用数值图像分析软件对变形试样进行分析，以试样的几何中心点为应变跟踪点，获得该点的应变—时间数据，选取ε_p0.2％作为屈服应变点，利用(3)中测试得到的双轴载荷数据，计算得到双轴屈服应力σ_0.2％，并采用相似方法获得金属材料后续硬化行为，对应不同的跟踪应变下的后续屈服应力。