[发明专利]一种测定金属材料塑性应变比的试验与计算方法

摘要

本发明公开了一种测定金属材料塑性应变比的试验与计算方法，具体涉及测定金属材料在1.0mm标距下的塑性应变比，包括测量节点布置及输出、r值计算及数据处理。本发明通过对单轴拉伸DIC试验制定详细的技术流程，提出明确的技术要求——在试件宽度方向布置的网格数量为两倍宽度，保证了在物理意义上定义1.0mm标距下的有限体A，实现了本发明的技术目标——获取金属材料1.0mm标距下的塑性应变比r值，通过本发明的实施，提升了r值测量的精度、可靠性和客观性，降低了试验成本，因此，本发明具有重要的理论与工程实践意义。

主权项

1.一种测定金属材料塑性应变比的试验与计算方法，其步骤包括：步骤一、单轴拉伸材料DIC试验，包括以下步骤：第一步，按照单轴拉伸试验规范，制作单轴拉伸试验用的标准拉伸试件，并记录试件的厚度h₀，然后，对试件一侧的表面喷漆；第二步，将喷了漆的拉伸试件安装在单轴拉伸试验机上，在单轴拉伸试验机的控制系统中设置拉伸速度v₀，将DIC系统的摄像头对准试件喷了漆的一侧，在DIC系统上设置摄像机的拍摄频率f₀；第三步，在调试完拉伸机控制系统和DIC系统之后，同时启动单轴拉伸试验机和DIC系统进行单轴拉伸DIC试验，直到试件被拉断，在试件拉伸过程中，摄像机按照拍摄频率f₀记录试件的连续变形照片；步骤二、单轴拉伸试件网格生成与计算，包括以下步骤：第一步，在DIC系统中，在处于初始状态的拉伸试件表面上，选取一个面积为L×W的计算区域，其中，L为长度，W为宽度；第二步，在DIC系统中，设置网格生成控制参数，使得在计算区域宽度方向上生成的网格数量为2W；第三步，在DIC系统中，根据生成的网格，DIC系统对试件的连续变形照片上对应的计算区域逐一进行计算，得到网格上节点的位移数据结果，对没有结果的节点，在DIC系统中进行插值计算，保存计算结果；步骤三、单轴拉伸网格测量与节点命名，包括以下步骤：第一步，在DIC系统中，针对试件断裂前附近时刻的试件变形结果，在试件局部颈缩变形区域，确定处于或最接近最小截面处的一排节点，选取此排节点中位于试件中轴线上或最靠近中轴线的节点作为初始断裂点O，将其在DIC系统中进行命名；第二步，在DIC系统中，针对试件上生成网格的初始状态，测量任意两个相邻节点之间的距离或网格尺寸l₀并记录；第三步，在DIC系统中，确定与初始断裂点O具有相同纵坐标，且与其距离均为nl₀的两个节点，以此两节点距离2nl₀为长度；确定与初始断裂点O具有相同横坐标，且与其距离均为nl₀的两个节点，以此两节点距离2nl₀为宽度；以试件厚度h₀为高度，定义一个长·宽·高为2nl₀·2nl₀·h₀的有限体A，将有限体A的长度2nl₀定义为标距，其中，n＝1、2、3···s，并对有限体A上、与初始断裂点O距离均为nl₀的四个节点，在DIC系统中进行命名；步骤四、单轴拉伸DIC试验结果输出：从DIC系统中，输出标距为2nl₀的有限体A上、与初始断裂点O具有相同纵坐标、且与其距离均为nl₀的两节点，在拉伸方向或Y方向的位移数据；从DIC系统中，输出标距为2nl₀的有限体A上、与初始断裂点O具有相同横坐标、且与其距离均为nl₀的两节点，在宽度方向或X方向的位移数据；步骤五、根据以上步骤中记录的参数和输出的结果，以标距为2nl₀的有限体A为对象，按照r值的标准定义，计算和绘制标距为2nl₀下的塑性应变比曲线；步骤六、对塑性应变比曲线进行数据处理后取值，具体方法是：判断试件进入均匀塑性变形的时刻，将此时刻之前的数据进行删除，对处理后的2nl₀标距下的塑性应变比曲线，取其均值为塑性应变比。