[发明专利]基于光学非接触式的板料成形极限的测量方法

说明书

本发明涉及一种基于光学非接触式的板料成形极限的测量方法，属于金属板料成形技术领域。步骤包括：试样准备：采用线切割的方式将板料毛坯切割成符合标准要求的尺寸及几何形状的试件；网格印制：采用电解液腐蚀法对试件印制网格；胀形实验：在成形试验机上进行胀形实验直至试件发生颈缩或破裂；标定摄像头：利用光学应变测量设备对相机进行标定；网格应变处理：从多个角度记录试样表面的图像信息，分析处理获得试验件变形失稳部位的主次应变分布；建立成形极限图，将获得的极限应变点拟合成适当的曲线或构成条带形区域，以建立板料的的成形极限图。具有测量操作方便，自动化程度高，测量结果准确、可靠的特点，并且具有很好的普适性。

技术领域

本发明涉及金属板料成形技术领域，特别涉及一种基于光学非接触式的板料成形极限的测量方法。

背景技术

在板料成形领域，成形极限图（Forming Limit Diagram， FLD），用于确定板料在受到拉伸、胀形或拉伸胀形结合时能够达到的变形程度，反映了板料在发生塑性失稳时的极限应变。是对板料成形性能的一种定量描述，也是评价板料成形性能的重要方法，为方便地研究板料成形极限和评价拉伸失稳理论提供了基础。目前，板料成形极限的测定方法通常有两种：1、理论计算；2、实验确定。理论计算成形极限主要是通过采用不同的屈服准则和塑性本构关系，利用不同的拉伸失稳准则作为判断发生颈缩与破裂的条件来进行解析的。目前较常用的屈服准则包括Hill系列屈服准则(Hill48， Hill1979， Hill1990，Hill1993)，Hosford屈服准则，Barlat，Gotoh屈服准则等。但理论推导只符合特定的线性或近似线性的应变路径，而实际板料的冲压，特别在是成形较复杂的零件或是多工序成形的情况下，往往偏离了线性应变路径，导致无法准确判断板料的失稳现象。且不同屈服准则的适用范围有限，所涉及的参数较多，计算精度受到诸多因素影响，应用不多。因此，迫切需要一种能简单、方便地构建板料成形极限图的实验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光学非接触式的板料成形极限的测量方法，克服现有板料成形极限理论计算方法的不足。本发明可以高效准确的测量板料成形的极限应变，以建立板料的成形极限图。第一步，试样准备：采用线切割的方式将板料毛坯切割成符合标准要求的尺寸及几何形状的试件；第二步，网格印制：采用电解液腐蚀法对试件印制网格；第三步，胀形实验：在成形试验机上进行胀形实验直至试件发生颈缩或破裂；第四步，标定摄像头：利用光学应变测量设备对相机进行标定；第五步，网格应变处理：从多个角度记录试样表面的图像信息，分析处理获得试验件变形失稳部位的主次应变分布；第六步，建立成形极限图，将获得的极限应变点拟合成适当的曲线或构成条带形区域，以建立板料的的成形极限图。本明具有测量操作方便，自动化程度高，测量结果准确、可靠的特点，并且具有很好的普适性。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

基于光学非接触式的板料成形极限的测量方法，包括如下步骤：

1）试样准备：将板料毛坯切割成符合标准要求的尺寸及几何形状的试样，为减小压边圈处的应力集中，将小尺寸试样设计成中部稍窄的哑铃状，有效成形区域为由中心向两侧均匀过渡的弧形，并将大尺寸试样设计为矩形；

2）网格印制：用有机溶剂清洗干净试样表面，并采用电解液腐蚀法在所需要测量的试样表面印制圆形网格，网格为直径1mm的实心圆点，且圆形网格的圆心距为2mm；

3）胀形试验：在成形试验机上进行凸模胀形实验，为减小摩擦，在试样和冲头之间放置硅胶垫，将试样的网格面背向冲头，利用成形试验设备产生的压边力压紧试样材料的边部，在冲头的作用下试样中部发生胀形形变，胀形至试样发生颈缩或者开裂时，停止实验；

4）标定摄像头：使用多个标定点确定测量过程中的三维空间坐标系；在光学测量过程中，改变摄像头的位置，从多个角度记录试样表面的图像信息，并保证试样上所有实心圆点都被摄像头记录通过摄像头获取变形后试样上的所有的实心圆点的相对位置；