[發明專利]金屬板試樣單軸拉伸斷后伸長率自動測量方法

有效

• 申請號: 201910052964.3
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109870355B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 管志平;高俊;王慧遠;高丹;查敏;王珵;趙潑;任明文;馬品奎;王明輝;宋家旺;邢敬升
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

本發明公開了一種金屬板試樣單軸拉伸斷后伸長率的自動測量方法，屬于金屬材料力學性能領域，測試該方法在已知材料彈性模量和泊松比前提下，只需要測量和記錄板試樣拉伸斷裂時刻的標距伸長量和載荷值，同時采用光學方法采集斷后板試樣外輪廓在寬度和厚度的分布信息，通過彈性變形分析計算獲得板試樣單軸拉伸斷后伸長率。該方法準確扣除彈性部分，且無需識別標距范圍內斷裂位置自動實施移位法，從而精確獲得斷后伸長率。與現有手動測量技術相比，省去劃線和固定斷后試樣等繁瑣測量環節，且提高了測量精度，對于金屬材料力學性能測試具有重要意義。

技術領域

本發明涉及金屬材料力學性能測試，具體涉及金屬板試樣單軸拉伸斷后伸長率自動測量方法。

背景技術

在金屬材料力學性能中，斷后伸長率是反映金屬材料塑性的一個重要指標，其數值越大，表示金屬材料的塑性越好。斷后伸長率的測量主要有手工和自動測量兩種方式。GB/T228.1-2010規定了斷后伸長率的測定方法，其手工測量方法是：將拉伸試樣斷口部分仔細地配接在一起，使軸線處于同一直線上，并確保試樣斷裂部分適當接觸后測量試樣的斷后標距l_u，將斷后標距l_u和原始標距長度l₀代入下式計算得到斷后伸長率A，

A＝(l_u-l₀)/l₀×100％

對于手工測量，原始標距的標記及斷后標距的測量尤為重要。通常情況下采用人工刻劃標記的方法，此方法工作效率低，且在人員操作過程中存在不同程度的誤差，直接影響斷后伸長率的測定結果。測量斷后標距時需將拉伸試樣斷口對接，由于斷口會出現掉渣、掉塊等現象，因此要將斷口準確對接是非常困難的。即使遵循美標ASTME8-16a給定對接時的壓緊力要求，測量誤差還是難以避免。若斷裂位置不在試樣標距中間位置，還要使用移位法測定，操作更為麻煩。

自動測量采用引伸計標距等于試樣的原始標距，引伸計自動測定試樣在斷裂點的總伸長，扣除彈性部分而得出斷后伸長Δl，即(l_u-l₀)，進而求得斷后伸長率A。自動測量方法簡單可行，但是引伸計不能自動識別出試樣的斷裂位置。而在實際試驗過程中，試樣斷裂位置絕大多數不在引伸計標距l_e的中間位置，這種情況下自動測量無法像手工測量時采用移位法進行修正，所測量出來的伸長量Δl就會小于手工測量。同時，由于斷裂時試樣頸縮嚴重，在扣除彈性部分時如果還按照均勻變形來計算彈性變形，扣除的彈性部分是不準確的。鑒于以上兩個原因，目前自動測量斷后伸長率盡管簡單可行，但是具有較大的誤差，實際應用中還是以手工測量居多。

發明內容

針對目前試樣單軸拉伸斷后伸長率自動測量方法以上兩個問題，本發明的目的是建立一種板試樣單軸拉伸斷后伸長率自動測量方法，能夠準確扣除彈性部分，并且無需識別標距范圍內斷裂位置自動實施移位法，從而獲得斷后伸長率的精確值。本發明在已知材料彈性模量和泊松比前提下，只需要測量和記錄板試樣拉伸斷裂時刻的標距伸長量和載荷值，同時采用光學方法采集斷后板試樣沿軸線方向的寬度外輪廓曲線和厚度外輪廓曲線，通過彈性變形分析計算獲得試樣單軸拉伸斷后伸長率。

本發明所采用的技術方案具體步驟如下：

(1)進行金屬板試樣單軸拉伸試驗，原始標距長度為l₀，原始標距寬度為b₀，原始標距厚度為t₀，測量并記錄開始拉伸斷裂時刻載荷F_N和標距伸長量dl_N。