CN111948041B - 高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,包括:在高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域,应变测量区域包括间隔分布的应变测量标记;在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集一组数字图像;将应变测量区域分为N块应变测量子区域后进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量;并分别确定每块应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;根据平均应变量‑帧数的对应关系确定每块应变测量子区域的残余应变量;将残余应变量<0.2%和≥0.2%的相邻两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。上述方法可准确确定高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线。
Description
技术领域
本申请涉及金属材料机械性能检测技术领域,尤其涉及高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法。
背景技术
汽车结构件的安全服役性能一直是汽车材料科研和工程相关从业人员关注的重点。在众多影响因素中,高应变速率下材料的变形问题由于关系到汽车的碰撞性能、乘客的人身安全,所以显得尤为突出。由于模拟碰撞的拉伸试验所采用的应变速率远远超过了准静态的拉伸试验,相应的测力系统会受到夹头加速和阻尼振动的影响,导致测定的力值-时间曲线出现振荡,这种振荡幅度随着加载速率的提高而显著提高。为了准确地测定拉伸实时力值,特别是测定采用较高应变速率的拉伸实时力值,通常会采用在板状试样的下夹持部位贴应变片的方法进行测定。然而应变片的测定位置需定位在试样夹持部位的弹性变形区内,若将应变片贴在了塑性变形区,将导致应变片测试的力值数据失准,导致高速拉伸的测试结果无效,这就要求对不同材料的板拉试样的弹塑性变形转换界线进行准确的界定。
发明内容
本发明提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,以解决或者部分解决现有在进行高速拉伸时,如何准确的界定高速拉伸试样的弹塑性转变界线,以保证测试数据准确有效的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,包括:
在高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域;其中,应变测量区域包括间隔分布的应变测量标记,应变测量区域穿过高速拉伸板状试样的平行段和弧形段,并向夹持段延伸;
在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集包括应变测量区域的一组数字图像;
在一组数字图像的每帧图像中,将应变测量区域分为N块应变测量子区域,每块应变测量子区域包括两个以上的应变测量标记,其中,N≥2且为正整数;
对一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量;并根据应变测量标记的应变量,分别确定每块应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;
根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在高速拉伸试验后每块应变测量子区域的残余应变量;
确定残余应变量<0.2%和残余应变量≥0.2%且相邻的两块应变测量子区域,将两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。
可选的,应变测量标记为黑白相间的油漆散斑,每个油漆散斑在每帧数字图像中覆盖3个以上的像素点。
可选的,在高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域,具体包括:
根据高速拉伸试样的平行段的边界,确定两条平行于拉伸轴向的延长线,确定延长线与平行段形成的矩形区域为应变测量区域。
可选的,在初始帧数字图像上的应变测量子区域的轴向长度为2~5mm。
可选的,对一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量,具体包括:
确定每个应变测量标记在当前帧的数字图像与初始帧的数字图像之间的形状变化信息和位置变化信息;
根据形状变化信息和位置变化信息,确定每帧数字图像中的每个应变测量标记的实时应变量。
可选的,根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在高速拉伸试验后每块应变测量子区域的残余应变量,具体包括:
以平均应变量为Y轴,数字图像的帧数为X轴,依次绘制每块应变测量子区域的平均应变量-帧数曲线;其中,平均应变量-帧数曲线包括未加载段、变形段和卸载段;
在卸载段中,将最低点对应的平均应变量确定为应变测量子区域的残余应变量。
可选的,在将两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线以后,方法还包括:
在后续的高速拉伸试验中,将应变片贴在高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线以外,处于弹性变形区的表面上。
基于前述技术方案相同的发明构思,本发明还提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定装置,包括:
应变测量区域确定模块,用于在高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域;其中,应变测量区域包括间隔分布的应变测量标记,应变测量区域穿过高速拉伸板状试样的平行段和弧形段,并向夹持段延伸;
数字图像采集模块,用于在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集包括应变测量区域的一组数字图像;
分块模块,用于在一组数字图像的每帧数字图像中,将应变测量区域分为N块应变测量子区域,每块应变测量子区域包括两个以上的应变测量标记,其中,N≥2且为正整数;
应变量测量模块,用于对一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量;并根据应变测量标记的应变量,分别确定每块应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;
残余应变量确定模块,用于根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在高速拉伸试验后每块应变测量子区域的残余应变量;
弹塑性转变界线确定模块,用于确定残余应变量<0.2%和残余应变量≥0.2%且相邻的两块应变测量子区域,将两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。
基于前述技术方案相同的发明构思,本发明还提供了一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序在被处理器执行时实现前述技术方案中任一项方法的步骤。
基于前述技术方案相同的发明构思,本发明还提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时实现前述技术方案中任一项方法的步骤。
通过本发明的一个或者多个技术方案,本发明具有以下有益效果或者优点:
本发明提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,通过在高速拉伸试样的轴向上确定应变测量区域并进行分块,然后在拉伸过程中全程采集数字图像,分析得到每块应变测量子区域在拉伸后的残余应变量,将残余应变量分布在0.2%上下的相邻两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。上述以残余应变量为判据的方案可准确确定高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线,可用于指导应变片应当粘贴的合理区域,以使应变片在后续拉伸过程测量的载荷数据准确有效,从而保证高速拉伸的最终测试结果的准确性和稳定性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1示出了根据本发明一个实施例的高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法流程图;
图2示出了根据本发明一个实施例的使用油漆散斑作为应变测量标记的高速拉伸试样示意图;
图3示出了根据本发明一个实施例的在高速拉伸试样上确定应变测量区域的示意图;
图4示出了根据本发明一个实施例的在高速拉伸试样上对应变测量区域进行分块的示意图;
图5示出了根据本发明一个实施例的平均应变量-帧数曲线示意图;
图6示出了根据本发明一个实施例的以残余应变量0.2%为判据,确定包括弹塑性转变界线的相邻两块应变测量子区域的示意图;
图7示出了根据本发明一个实施例的在高速拉伸试样上确定出弹塑性转变界线的示意图;
附图标记说明:
1、平行段;2、弧形段;3、夹持段;4、应变测量标记;5、应变测量区域;6、延长线;7、未加载段;8、变形段;9、卸载段;10、弹塑性转变界线。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请,下面结合附图,通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。除非另有特别说明,本发明中用到的各种设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
为了准确的界定弹塑性变形的转换边界,应当以残余应变量作为评价依据,而不是以实时应变量或总应变量。这是因为,金属材料变形包括弹性变形和塑性变形,在拉伸应力卸载后,弹性变形量自行恢复,而塑性变形永久保留。对于单轴拉伸,一般将残余应变量达到0.2%的变形等效为塑性变形。目前测量拉伸试样应变的方法可通过接触式和非接触式的方法。其中非接触的方式主要采用光学方法对标记点的位置变化进行实时记录,根据拉伸后和拉伸前的位置变化,测量标记点的实时长度Li,按照公式应变ε=(Li-L0)/L0×100%计算得到标记点的应变量,其中L0是标距长度。但是通过此方法计算的是标记点实时应变量(总应变量),而不是残余应变量。为了准确的判断弹塑性变形的转变界线,应当以残余应变量作为评价指标。
基于上述的分析,在一个可选的实施例中,如图1所示,公开了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,其整体思路如下:
S1:在高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域5;其中,应变测量区域5包括间隔分布的应变测量标记4,应变测量区域5穿过高速拉伸板状试样的平行段1和弧形段2,并向夹持段3延伸;
为了测量各个位置的应变量,需要在拉伸试样的表面作大量的应变测量标记4,应变测量标记4的覆盖范围应当包括拉伸试样的平行段1、弧形段2和夹持段3。为了提高弹塑性转变界线的判断精度,应变测量标记4的密度应当较大,标记之间的间隔应当小,且标记的形状应当均匀。可选的,如图2所示,应变测量标记4为黑白相间的油漆散斑,每个油漆散斑在每帧数字图像中覆盖3个以上的像素点。油漆散斑的大小可以根据实际所需的拍照参数灵活调整,保证每个散斑在每帧数字图像中覆盖3个以上的像素点为即可,优选的,控制应变测量标记4在每帧数字图像中覆盖3~5个像素点,如此大小或密度的黑白散斑可以提高应变测量精度。具体方法可以是采用黑漆和白漆喷制得到细小均匀的、呈黑白相间分布的散斑。
在高速拉伸之前需要在拉伸试样上确定具体的应变测量区域5,如图3所示,应变测量区域5应当包括拉伸试样的平行段1、弧形段2和夹持段3中的部分区域,以完整的测量拉伸试样上各个区域的应变量。在确定了应变测量区域5后,将其分为多块,每一块应变测量子区域在轴向方向的长度为标记长度。
一种应变测量区域5的确定方法如图3所示:根据高速拉伸试样的平行段1的边界,确定两条平行于拉伸轴向的延长线6,确定延长线6与平行段1形成的矩形区域为应变测量区域5;
采用上述方法确定的应变测量区域5,以拉伸试样的水平轴线为对称轴,以拉伸试样的平行段1的边缘和边缘延长线6为长度边形成矩形区域,其宽度与拉伸试样的平行段宽度一致。
S2:在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集包括应变测量区域5的一组数字图像;
具体的,将高速拉伸试样安装在高速拉伸试验机上,将高速相机对准高速拉伸试样的应变测量区域5,在高速拉伸试验过程中进行全程拍照;高速拉伸试验的应变速率范围为1/s~2000/s。可选的,拍照时高速相机拍照的预设帧率可以是20帧~150000帧,以确保在不同应变速率的高速拉伸过程中,获得足够数量的有效数字图像。当然,采用其他帧率也可以,本实施例对于帧率的具体数值仅做举例,不做限制。
S3:在一组数字图像的每帧数字图像中,将应变测量区域5分为N块应变测量子区域,每块应变测量子区域包括两个以上的应变测量标记4,其中,N≥2且为正整数;
在对数字图像处理时,如图4所示,以一帧图像为例,对数字图像中的应变测量区域5进行分块,相邻两块应变测量子区域首尾相接。若使用数字图像处理软件,如GOM公司的ARAMIS软件进行处理时,不必依次对所有帧的数字图像分块,只需要在初始帧图像中进行分块,然后ARAMIS软件在处理后续帧数字图像时,根据软件对应变测量标记4的图像识别,自动确定后续帧数字图像与初始帧数字图像对应的分块。可选的,在初始帧数字图像上的应变测量子区域的轴向长度为2~5mm;轴向长度又称之为标记长度,表示应变测量子区域为轴向上长2~5mm,宽度=拉伸试样平行段宽度的矩形区域。轴向长度优选值可以是3mm,4mm。
S4:对一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记4的应变量;并根据应变测量标记4的应变量,分别确定每块应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;
可选的,采用下述方法对数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记4的应变量:
S41:确定每个应变测量标记4在当前帧的数字图像与初始帧的数字图像之间的形状变化信息和位置变化信息;
S42:根据形状变化信息和位置变化信息,确定每帧数字图像中的每个应变测量标记4的实时应变量。
本实施例中应变测量标记4的应变量是根据其在数字图像中的形状变化和位置变化确定的。具体的,可采用GOM公司的ARAMIS数字图像处理软件对高速相机所拍摄的图像进行处理,其工作原理可简述为:以采集到的一系列拉伸试样表面的应变测量标记(如黑白油漆散斑)的数字图像作为输入,对初始帧图像的应变测量标记进行特征识别,根据应变测量标记在后续帧图像中的形状变化,进行数字图像处理和数值计算,得到应变测量标记的位置变化信息,进而计算并输出应变测量标记在每帧数字图像中的实时应变量,详细原理可查阅产品相关技术手册。需要注意的是,此处测量得到的实时应变量是总应变量,若当前区域发生的是塑性变形,则总应变量包括弹性变形和塑性变形。
在确定了每个应变测量标记在每帧数字图像中的实时应变量以后,就可以采用均值计算得到每块应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量。
S5:根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在高速拉伸试验后每块应变测量子区域的残余应变量;
在上述步骤中已经获得每帧图像下每块应变测量子区域的平均应变量,根据平均应变量随着帧数,即时间的变化关系,可以确定出残余应变量。可选的,根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在高速拉伸试验后每块应变测量子区域的残余应变量,具体包括:
S51:以平均应变量为Y轴,数字图像的帧数为X轴,依次绘制每块应变测量子区域的平均应变量-帧数曲线;其中,平均应变量-帧数曲线包括未加载段7、变形段8和卸载段9;
S52:在卸载段9中,将最低点对应的平均应变量确定为应变测量子区域的残余应变量。
即,按照拍照的时间顺序,绘制每块应变测量子区域的平均应变量-帧数曲线,展示了每块应变测量子区域在整个高速拉伸试验过程中的平均应变量随时间的变化趋势,如图5所示,平均应变量的变化呈现出三段趋势:未加载段7、变形段8和卸载段9,其中,在卸载段9由于试样断裂,在拉伸试样上加载的拉伸应力逐步卸载,试样产生弹性回复,因此在卸载段9上拉伸试样的应变将降低。且卸载段9的最低点是拉伸应力完全卸载时的平均应变量,即对应于拉伸试样在弹性变形回复后,应变测量子区域最终的残余应变量,也就是塑性变形的应变量。
S6:确定残余应变量<0.2%和残余应变量≥0.2%且相邻的两块应变测量子区域,将两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。
在步骤S4中,已经确定了N块应变测量子区域的残余应变量,根据高速拉伸试样在轴向方向上必然存在弹塑性变形的转变区,同理,必然存在两块相连的应变测量子区域,其残余应变量分别在0.2%以上和0.2%以下,则两块应变测量子区域的相邻边即为弹塑性转变界线。
一种基于S41~S42方案,确定弹塑性转变界线的直观方法如图6所示:将N块应变测量子区域的平均应变量-帧数曲线绘制在同一个坐标系中,并以y=0.2%绘制一条直线,确定出卸载段9的最低点分别位于直线上下两侧的最近邻的两条平均应变量-帧数曲线,从而确定出对应的两块应变测量子区域,将其相邻的边确定为弹塑性转变界线10,如图7所示。
如前所述,确定弹塑性转变界线的标准应当是残余应变量而非实时应变量(总应变量)。若采用实时应变量是否超过0.2%的判据则会产生问题。例如,目前应用的一种方案,是对拉伸试样的的弧形段2和夹持段3区域进行网格化处理,将网格节点作为标记点,采用高速相机记录在高速拉伸过程中各标记点的变形,将试样(1)上某一标记点a在高速拉伸过程中首次发生位移变化前一时刻的最后一帧图片记为第0帧图片,坐标记为a0(x0,y0);将标记点a在高速拉伸过程中首次发生位移变化时刻的图片记为第1帧图片,坐标记为a1(x0,y1),……,以此类推,将标记点a在高速拉伸过程中最后一次发生位移变化时刻的图片记为第n帧图片,坐标记为an(x0,yn),然后按照公式:Δyi=100×(yi-y0)/y0%计算标记点a在第i帧时的变形量Δyi(%);然后统计标记点在拉伸过程中的全部变形量(纵向变形总和),其判断依据是当标记点的全部变形量中的最大值maxΔyi<5%,且标记点在在第n帧的变形量Δyn≤0.2%时,确定标记点所处的区域为弹性变形区。然而,此方法的问题是计算得到的是标记点的实时应变量,采用实时应变量作为弹塑性变形的判据没有意义;例如,对于高强度马氏体钢,屈服强度高于1000MPa,其弹性变形量不低于0.4%,因此根据实时应变量是否小于0.2%判断标记点是否弹性变形是不准确的,会将某些弹性变形区域错误的判断成塑性变形区域;更重要的是,对于高速拉伸试验,其应变速率大,且试样在加载的高应力状态下断裂,因此普遍存在断后试样的振动现象,即试样已被拉断、加载的应力已经完全卸载(即已经完成弹性回复)后,所测部位依然会持续发生位移震荡或变化,而该方法所采用的高速拉伸过程中,最后一次发生位移变化时刻的图像帧中还包括了试样振动位移对应变量的影响,因此上述方法中的第n帧图像并不是试样拉断、弹性变形刚回复后的那一帧图像,从而无法准确计算标记节点的应变量。
可选的,在将两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线以后,还包括:
S7:在后续的高速拉伸试验中,将应变片贴在高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线10以外,处于弹性变形区的表面上。
如此,可确保在当前材料进行高速拉伸时,应变片测量的力值数据有效、准确,以保证高速拉伸的测试结果的准确性和稳定性。对于不同材料的拉伸试样,需要重新根据上述方案确定弹塑性转变界线。
本实施例提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,通过在高速拉伸试样的轴向上确定应变测量区域并进行分块,然后在拉伸过程中全程采集数字图像,分析得到每块应变测量子区域在拉伸后的残余应变量,将残余应变量分布在0.2%上下的相邻两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。上述以残余应变量为判据的方案可准确确定高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线,可用于指导应变片应当粘贴的合理区域,以使应变片在后续拉伸过程测量的载荷数据准确有效,从而保证高速拉伸的最终测试结果的准确性和稳定性。本实施例提供的方法,可准确确定厚度范围为0.8mm~3mm的高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线。
基于前述实施例相同的发明构思,在另一个可选的实施例中,还提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定装置,包括:
应变测量区域确定模块,用于在高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域;其中,应变测量区域包括间隔分布的应变测量标记,应变测量区域穿过高速拉伸板状试样的平行段和弧形段,并向夹持段延伸;
数字图像采集模块,用于在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集包括应变测量区域的一组数字图像;
分块模块,用于在一组数字图像的每帧数字图像中,将应变测量区域分为N块应变测量子区域,每块应变测量子区域包括两个以上的应变测量标记,其中,N≥2且为正整数;
应变量测量模块,用于对一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量;并根据应变测量标记的应变量,分别确定每块应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;
残余应变量确定模块,用于根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在高速拉伸试验后每块应变测量子区域的残余应变量;
弹塑性转变界线确定模块,用于确定残余应变量<0.2%和残余应变量≥0.2%且相邻的两块应变测量子区域,将两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。
基于前述实施例相同的发明构思,在又一个可选的实施例中,提供了一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序在被处理器执行时实现前述实施例中提供方法的步骤。
基于前述实施例相同的发明构思,在又一个可选的实施例中,提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时实现前述实施例中提供方法的步骤。
通过本发明的一个或者多个实施例,本发明具有以下有益效果或者优点:
本发明提供了一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,通过在高速拉伸试样的轴向上确定应变测量区域并进行分块,然后在拉伸过程中全程采集数字图像,分析得到每块应变测量子区域在拉伸后的残余应变量,将残余应变量分布在0.2%上下的相邻两块应变测量子区域的相邻边确定为弹塑性转变界线。上述以残余应变量为判据的方案可准确确定高速拉伸板状试样的弹塑性转变界线,可用于指导应变片应当粘贴的合理区域,以使应变片在后续拉伸过程测量的载荷数据准确有效,从而保证高速拉伸的最终测试结果的准确性和稳定性。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
在所述高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域;其中,所述应变测量区域包括间隔分布的应变测量标记,所述应变测量区域穿过所述高速拉伸板状试样的平行段和弧形段,并向夹持段延伸;
在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集包括所述应变测量区域的一组数字图像;
在所述一组数字图像的每帧图像中,将所述应变测量区域分为N块应变测量子区域,每块所述应变测量子区域包括两个以上的应变测量标记,其中,N≥2且为正整数;
对所述一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量;并根据所述应变测量标记的应变量,分别确定每块所述应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;
根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在所述高速拉伸试验后每块所述应变测量子区域的残余应变量;
确定残余应变量<0.2%和残余应变量≥0.2%且相邻的两块应变测量子区域,将所述两块应变测量子区域的相邻边确定为所述弹塑性转变界线。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述应变测量标记为黑白相间的油漆散斑,每个所述油漆散斑在每帧数字图像中覆盖3个以上的像素点。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域,具体包括:
根据所述高速拉伸试样的平行段的边界,确定两条平行于拉伸轴向的延长线,确定所述延长线与所述平行段形成的矩形区域为所述应变测量区域。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在初始帧数字图像上的所述应变测量子区域的轴向长度为2~5mm。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量,具体包括:
确定每个应变测量标记在当前帧的数字图像与初始帧的数字图像之间的形状变化信息和位置变化信息;
根据所述形状变化信息和所述位置变化信息,确定所述每帧数字图像中的每个应变测量标记的实时应变量。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在所述高速拉伸试验后每块所述应变测量子区域的残余应变量,具体包括:
以平均应变量为Y轴,数字图像的帧数为X轴,依次绘制每块所述应变测量子区域的平均应变量-帧数曲线;其中,所述平均应变量-帧数曲线包括未加载段、变形段和卸载段;
在所述卸载段中,将最低点对应的所述平均应变量确定为所述应变测量子区域的残余应变量。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述将所述两块应变测量子区域的相邻边确定为所述弹塑性转变界线以后,所述方法还包括:
在后续的高速拉伸试验中,将应变片贴在高速拉伸板状试样的所述弹塑性转变界线以外,处于弹性变形区的表面上。
8.一种高速拉伸板状试样弹塑性转变界线的确定装置,其特征在于,所述装置包括:
应变测量区域确定模块,用于在所述高速拉伸板状试样的轴向上确定应变测量区域;其中,所述应变测量区域包括间隔分布的应变测量标记,所述应变测量区域穿过所述高速拉伸板状试样的平行段和弧形段,并向夹持段延伸;
数字图像采集模块,用于在进行高速拉伸试验时,按照预设帧率全程采集包括所述应变测量区域的一组数字图像;
分块模块,用于在所述一组数字图像中将所述应变测量区域分为N块应变测量子区域,每块所述应变测量子区域包括两个以上的应变测量标记,其中,N≥2且为正整数;
应变量测量模块,用于对所述一组数字图像进行逐帧处理,分别获得每帧数字图像中的每个应变测量标记的应变量;并根据所述应变测量标记的应变量,分别确定每块所述应变测量子区域在每帧数字图像中的平均应变量;
残余应变量确定模块,用于根据平均应变量-帧数的对应关系,确定在所述高速拉伸试验后每块所述应变测量子区域的残余应变量;
弹塑性转变界线确定模块,用于确定残余应变量<0.2%和残余应变量≥0.2%且相邻的两块应变测量子区域,将所述两块应变测量子区域的相邻边确定为所述弹塑性转变界线。
9.一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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Families Citing this family (1)
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1137976A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Shimizu Corp | 鋼材の塑性度の非破壊による定量的評価方法 |
CN101975693A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-02-16 | 肖锋 | 单轴拉伸试验的数据测量和计算方法 |
CN103575227A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-02-12 | 西安新拓三维光测科技有限公司 | 一种基于数字散斑的视觉引伸计实现方法 |
CN108801772A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-13 | 鞍钢股份有限公司 | 一种用于高速拉伸载荷测试的应变片定位方法 |
JP2019158437A (ja) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング | 残留応力算出方法、残留応力算出装置、及び残留応力算出プログラム |
CN110411836A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-05 | 武汉上善仿真科技有限责任公司 | 一种测定金属材料塑性应变比的试验与计算方法 |
CN110501224A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-26 | 肖锋 | 一种测定材料真实应力应变曲线的试验与计算方法 |
JP2020046184A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | Jfeスチール株式会社 | 応力−ひずみ関係推定方法 |
-
2020
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1137976A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Shimizu Corp | 鋼材の塑性度の非破壊による定量的評価方法 |
US6111405A (en) * | 1997-07-18 | 2000-08-29 | Seiko Instruments Inc. | Nondestructive method of quantitatively evaluating degree of plasticity of steel material |
CN101975693A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-02-16 | 肖锋 | 单轴拉伸试验的数据测量和计算方法 |
CN103575227A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-02-12 | 西安新拓三维光测科技有限公司 | 一种基于数字散斑的视觉引伸计实现方法 |
JP2019158437A (ja) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング | 残留応力算出方法、残留応力算出装置、及び残留応力算出プログラム |
CN108801772A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-13 | 鞍钢股份有限公司 | 一种用于高速拉伸载荷测试的应变片定位方法 |
JP2020046184A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | Jfeスチール株式会社 | 応力−ひずみ関係推定方法 |
CN110411836A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-05 | 武汉上善仿真科技有限责任公司 | 一种测定金属材料塑性应变比的试验与计算方法 |
CN110501224A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-26 | 肖锋 | 一种测定材料真实应力应变曲线的试验与计算方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
数字图像相关法在材料拉伸试验中的应用;石亮 等;《激光杂志》(第07期);81-84 * |
金属材料高应变速率拉伸试验的应用及现状;刘鹏鹏 等;《理化检验-物理分册》;第54卷(第9期);641-646 * |
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