[發明專利]一種測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法

有效

• 申請號: 201911086428.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110779797B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 金霞;蔡順;陳櫻利;胡俊聰;惠昊翀;趙亮;潘勁偉;王耀武;王建政;任朝東;胡鵬;宋云鶴;卞玉新;袁錫康;肖葉鑫;趙懷勇;王鵬;劉艷杰;張浩偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

1.一種測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法，包括以下步驟：

第一步、在制好的金屬試樣表面的一側均勻噴涂一層白色噴漆作為基底，待白色噴漆晾干后在基底的標距區域內布置黑色散斑點，從而制成待測拉伸試樣；

第二步、將所述拉伸試樣的兩端夾持在拉伸實驗機上下橫梁的鉗口處，確保拉伸試樣呈上下對稱且垂直放置，所述拉伸試樣的標距區域置于上下鉗口中央；

第三步、對拉伸試樣進行拉伸試驗，拉伸速率設置低于0.008m/s；在拉伸過程中利用工業相機捕捉拍攝拉伸試樣來進行數據采集，獲得拉伸試樣標距區域內初始狀態的圖像作為第一圖像，以及均勻塑性變形階段標距區域的圖像作為第二圖像；

第四步、對第一圖像和第二圖像的灰度場做相關性匹配，從而找到第一圖像中任一像素點對應第二圖像的像素點；具體方法如下：

假設(x，y)為第一圖像中某一像素點P的坐標，以像素點P為中心取一預設大小的子區域，該子區域的像素點數量為(2m+1)×(2m+1)，則相關性函數如下所示：

式中，(u，v)為像素點坐標的變化值，且像素點坐標(x+u+i,y+v+i)位于所述子區域內；I(x+i,y+i)是第一圖像中像素點坐標為(x+i,y+i)處的像素值，I^*(x+u+i,y+v+i)是第二圖像中像素點坐標為(x+u+i,y+v+i)處的像素值；

對u,v進行遍歷，得到第一圖像中像素點P相關性函數C(x,y,u,v)最小時對應的第二圖像的像素點P^*，像素點P^*與像素點P的坐標向量差記為像素點P的位移向量；

對第一圖像中的其他像素點重復上述操作，即可得到第一圖像所有像素點的位移向量，從而形成第一圖像的位移場；

第五步、對第一圖像的位移場進行微分計算得到每個像素點在長度方向和寬度方向的真實塑性應變，對標距區域內所有像素點在長度方向和寬度方向的真實塑性應變進行加權平均，即得到標距區域內在長度和寬度方向的全場真實塑性應變ε_l和ε_b；

第六步、根據拉伸過程中的體積不變原則，得到金屬試樣的塑性應變比

2.根據權利要求1所述的測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法，其特征在于：第三步中，采集拉伸試樣均勻塑性變形階段標距區域的多張圖像，按時間順序組成均勻塑性變形圖像序列，然后取均勻塑性變形圖像序列中第一幅圖像作為第二圖像；

第六步執行完后，第一圖像保持不變，以均勻塑性變形圖像序列中的下一幅圖像作為第二圖像，再重復執行第四步—第六步，直到計算完成均勻塑性變形圖像序列中的所有圖像，得到多個塑性應變比；

對所有的塑性應變比取平均值，作為金屬試樣的塑性應變比。

3.根據權利要求1或2所述的測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法，其特征在于：在制取金屬試樣時，從同一金屬樣板的三個方向分別制得金屬試樣；對三個金屬試樣的塑性應變比進行加權平均，其加權平均值作為該金屬樣板的塑性應變比。

4.根據權利要求3所述的測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法，其特征在于：以金屬樣板的長度方向為基準，三個金屬試樣分別位于金屬樣板的0°、45°和90°三個方向；

假設位于金屬樣板的0°、45°和90°三個方向的金屬試樣的塑性應變比分別記為r₀、r₄₅、r₉₀，則金屬樣板的塑性應變比

5.根據權利要求1或2所述的測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法，其特征在于：第一步中，利用印章工具在金屬試樣標距區域內布置散斑點，散斑點在標距區域內大小均一、分布隨機，每個散斑點大小為3-5個像素點。

6.根據權利要求1或2所述的測量金屬拉伸試驗過程中塑性應變比的方法，其特征在于：第三步中，所述工業相機為CCD工業相機，在進行數據采集前，先對CCD工業相機進行標定。