[发明专利]一种基于DIC的包辛格效应测试试样、夹具和方法

说明书

本发明公开了一种基于DIC的包辛格效应测试试样、夹具和方法，首先按照尺寸利用线切割将管坯加工成小标距试样；在试样标距段处先均匀喷涂一层白色油漆，待油漆干后，喷涂不均匀的黑色斑点状油漆，制作散斑试样，并将试样夹持在测试夹具上；打开电子万用试验机及数字散斑系统，将焦距定在试样所处焦平面内，调整光圈大小，获得清晰的散斑图片，随后利用标定板进行该条件下数字散斑系统的标定；进行不同预压缩应变条件下的拉伸试验测试；分析试验数据获得材料的包申格效应。本发明采用的小标距试样，变形区域小、变形均匀，可实现拉伸压缩应力反向加载，该测试方法能够高效、准确的测定薄壁板/管材料的包申格效应。

技术领域

本发明涉及金属材料塑性成形技术领域，尤其涉及一种基于DIC的包辛格效应测试试样、夹具和方法。

背景技术

包申格效应是金属材料的一种力学性质，表现为当材料受到某一方向的载荷作用(如拉伸)进入塑性变形阶段后，若接着施加相反方向的载荷(如压缩)，将会发现此时材料的屈服应力会比直接施加后一种载荷时降低。而在材料加工过程中，可能经历不同的加载过程，比如拉伸、弯曲、矫直以及反向弯曲等。对于此类具有复杂应力情况的过程，包申格效应会对有限元模型预测结果有着显著的影响。

测定包申格效应的常见的实验方法包括单向拉伸/压缩，以及循环扭转实验。但是对于薄壁板/管材料，在压缩的过程中容易产生失稳，难以测定准确的应力-应变曲线。针对此问题，国内外众多学者提出了不同的方法。

a)在文献《The Bauschinger effect in compression-tension of sheetmetals》，为防止薄板产生压缩失稳，在试样标距段加装了固定装置，两光滑夹板间保留一定间隙并充分润滑，既减少与试样的摩擦，又可以防止试样失稳。通过此装置，测量出不同预压缩应变下板材的拉伸应力应变曲线，并定量的描述了包申格效应；其技术缺点为：在试样两端加装防失稳装置，虽然能够推迟临界失稳应变，获取较大压缩应变，但由于试样的侧向约束以及摩擦，会改变单向压缩的应力状态与真应力的取值，其结果可以定性分析不同预压缩应变下的包申格效应，但无法定量分析。

b)在文献《基于反向简单剪切变形和数字散斑相关法的薄板包申格效应测试》中，采用了简单的方板试样进行剪切试验，并使用数字图像相关技术(DI C)测量不同初始预应变条件下剪应力-剪应变关系,并比较有限元结果与实验结果，验证其准确性；其技术缺点为：对于剪切试样，可轻易试验应力应变的反向加载，但是剪应力在材料塑性成形加工中比较少见，同时试样的变形区域较大，会出现不均匀的剪切变形，影响试验结果。

c)在授权公告号为CN103344478B的专利中，西安交通大学对薄板金属进行不同预拉伸和不同相对弯曲半径下的弯曲试验，测量回弹角度，通过优化有限元模型中相关材料参数，选取与试验结果最吻合的材料参数，该试验成本高，同时后期优化过程复杂，工作量大。

d)在授权公告号为CN103592190B的专利中，武汉理工大学提出了一种包申格效应精美监测装置及方法，该装置能够实现金属薄板反复弯曲，同时测量加载过程中板料上下表面任意点的坐标、曲率半径以及应变，不同时刻所获值与不同材料参数的有限元模型相对比，差异最小者即为所测值，该试验成本高，同时后期优化过程复杂，工作量大。

故针对上述问题，急需一种简单高效并且准确的薄壁板/管材料包申格效应测定的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DIC的包辛格效应测试试样、夹具和方法，解决现有技术中的薄壁板/管材料试样在测试中易于失稳的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明涉及一种基于DIC的包辛格效应测试试样，包括连接体和对称设置的两个试样本体，两个所述试样本体之间通过所述连接体连接，两个所述试样本体上均设置有开孔，所述试样本体为半圆弧形。