[發明專利]一種基于數字圖像相關法的真應力-真應變曲線測試計算方法

在審

• 申請號: 202110069989.1
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112927185A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 高雄雄;楊坤;王磊;王俊;陳宏遠;何小東
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/60;G06T7/62;G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明公布了一種基于數字圖像相關法的真應力?真應變曲線測試計算方法，包括步驟1，測量拉伸試樣初始截面和初始標距長度，進行散斑制作；步驟2，將拉伸試樣放在拉伸機上進行拉伸試驗，并通過拍攝拉伸試驗過程中試樣的圖像，實時追蹤圓棒試樣截面變化；步驟3，根據獲得的圖像追蹤到試樣在某一時刻t的最小截面位置，并確定該位置處的截面輪廓，通過采集最小截面輪廓多個點的坐標，擬合出拉伸時刻最小截面的輪廓曲線為橢圓，計算出拉伸時刻t對應的最小截面面積；步驟4，結合在當前時刻t的拉伸機外加載荷，計算得到在該時刻t的真實應力和真實應變，形成試樣的真應力?真應變曲線，能夠真實反映試樣出現頸縮以后的變形情況。

技術領域

本發明屬于材料力學性能測試領域，具體屬于一種基于數字圖像相關法的真應力-真應變曲線測試計算方法。

背景技術

單軸拉伸試驗是最基本的材料力學性能試驗，一方面通過該試驗測得的力學性能指標是工程設計、結構設計、材料評定和工藝優化的重要依據，具有重要的工程實際意義；另一方面，通過單軸拉伸試驗能夠揭示材料的基本力學規律，獲得材料拉伸全過程真應力-真應變關系，有助于對材料塑性變形規律，材料過載以及含裂紋構件的斷裂過程分析。

工程應變的獲得是在拉伸機上采用接觸式傳感器進行標距的動態測量而得到，而任一時刻的工程應力是通過某一時刻的外加載荷除以試樣的原始截面積獲得，表達式為：

其中，σ為工程應力，F為外加載荷，S₀為初始截面積。

工程應變的定義為：

其中，ε為工程應變，l為某一時刻標距長度，l₀為初始標距長度。

這樣得到的工程應力-工程應變關系未考慮試樣拉伸過程中截面積的變化。實際拉伸過程中，試樣長度拉伸，截面積也會發生變化。根據體積不變原理可得，傳統真實應力與傳統真實應變的關系被提出，具體表達式為：

σ_T′＝σ(1+)ε (3)

ε_T′＝In(1+ε) (4)

其中，σT′為傳統的真實應力，σ為工程應力，εT′為傳統的真應力，ε為工程應變。但是傳統的真應力-應變曲線僅僅適用于變形均勻段，不能真實的反映試樣出現頸縮以后的變形情況。另外，目前基于圓棒試樣計算應力-應變關系的方法中，一般認為試樣截面一直保持圓形，而真實的情況是，試樣的截面常常呈現圓形或者橢圓形。對于塑性材料，斷口與圓棒試樣的軸線垂直，斷口平整，最終斷口呈現圓或橢圓形狀。因此，現有技術中的應力-應變曲線不能準確地描述材料進入形變強化階段的變形規律，工程應力-工程應變以及傳統真應力-真應變反映出的頸縮階段強度降低是一種假象，亟需提出一種新的方法來獲得材料的真應力-真應變曲線。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于數字圖像相關法的真應力-真應變曲線測試計算方法，能夠真實反映試樣出現頸縮以后的變形情況。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于數字圖像相關法的真應力-真應變曲線測試計算方法，包括以下步驟，

步驟1，測量拉伸試樣初始截面S0和初始標距長度l0，并在待測試樣上進行散斑制作；

步驟2，將散斑制作后的拉伸試樣放在拉伸機上進行拉伸試驗，并拍攝拉伸試驗過程中試樣的圖像，實時追蹤圓棒試樣截面變化；