[发明专利]一种金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统及方法

权利要求书

1.一种金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，包括拉伸试验机、设置在拉伸试验机上的试件、用于控制试件温度的温度测控系统以及用于测量试件应变数据的应变测量系统。

2.根据权利要求1所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，所述拉伸试验机包括工作台和设置在工作台上的两个夹具，所述试件夹持在两个夹具之间，每个夹具上设置有接线柱。

3.根据权利要求2所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，所述温度测控系统包括嵌入式触摸显示屏、控制模块、温度传感器和低压大电流可调节直流电源，所述低压大电流可调节直流电源的正极和负极分别通过导线与夹具上的接线柱连接，所述控制模块连接温度传感器、低压大电流可调节直流电源和嵌入式触摸显示屏，接收温度传感器采集的试件温度数据，控制低压大电流可调节直流电源的输出值，实现对试件温度的自动调节控制。

4.根据权利要求3所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，所述控制模块包括PLC控制器、CPU处理器和热电偶；所述热电偶的输入端连接温度传感器，输出端连接CPU处理器，所述CPU处理器连接嵌入式触摸显示屏和PLC控制器，接收热电偶采集的试件温度数据并进行处理，将处理结果传输至嵌入式触摸显示屏和PLC控制器，PLC控制器对处理结果进行PID控制，输出控制信号至低压大电流可调节直流电源，控制低压大电流可调节直流电源的输出值。

5.根据权利要求1所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，所述应变测量系统包括测量头、控制箱和PC机，所述控制箱连接测量头，实现对测量头控制，所述控制箱与PC机连接，所述PC机通过网线连接测量头，接收测量头采集的试件上的散斑图像，利用数字图像相关算法匹配试件表面的变形点，通过各点三维坐标的变化计算得到热拉伸试件的应变场数据，确定板材不同温度下的各项异性R值。

6.根据权利要求1所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，所述测量头包括支架和依次置在支架上的相机、激光和LED。

7.根据权利要求2所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统，其特征是，所述夹具上设置有绝缘垫片。

8.一种金属板材高温拉伸各向异性r值测试方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

测量被测试件温度和直流电流最大输出极限值，计算金属试件承受温度的极限值；

调整温度控制参数，调节被测试件温度；

测量高温单向拉伸试验过程中试件的应变数据；

根据得到的试件应变数据，确定试件在不同温度下的各项异性r值。

9.根据权利要求8所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试方法，其特征是，所述被测试件温度的调节方法：

调整温度控制参数，包括比例增益、积分时间和微分时间；

将采集到的试件实时温度与给定温度进行比较，得出实时温度与给定温度的误差值；

采用比例控制计算得出与该误差值成比例关系的输出值，采用积分控制消除比例控制输出值导致的稳态误差，采用微分控制预测误差值的未来变化趋势并超前控制来抑制比例控制及积分控制输出值在温度调节中存在的滞后误差；

输出由比例控制、积分控制和微分控制得出的控制信号至低压大电流可调节直流电源，控制低压大电流可调节直流电源输出值，从而实现试件温度的调节。

10.根据权利要求8所述的金属板材高温拉伸各向异性r值测试方法，其特征是，所述高温单向拉伸试验过程中试件的应变数据的测量方法为：

利用耐高温耐氧化的喷漆在试件表面喷涂随机散斑，根据相机幅面参数，调节测量头与试件之间的测量距离；

初始化设置参数，校正相机十字中心线，采集试件上的散斑图像；

创建面片区域和种子点，利用数字图像相关算法对采集的散斑图像进行处理，匹配试件表面的变形点，通过各点三维坐标的变化计算得到试件的应变场数据。