CN114136805A - 金属板材断裂应变确定方法、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属板材断裂应变确定方法，包括：选取多个相同类型的样本板材；基于数字图像系统记录初始散斑图像；基于极限尖冷弯性能测试系统确定样本板材的平均弯曲角度；根据平均弯曲角度设定多个不同的中间弯曲角；基于极限尖冷弯性能测试系统将样本板材按照各个中间弯曲角的大小顺序依次弯折，并记录对应的样本板材的散斑图像；基于每个中间弯曲角对应的散斑图像和初始散斑图像在DIC软件中确定出各个中间弯曲角对应的应变数值；基于各个中间弯曲角对应的应变数值确定样本板材的平均弯曲角度下的应变值；基于平均弯曲角度下的应变值确定样本板材的断裂应变。本发明的实施提高了测试样本板材断裂应变的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及力学测量技术领域，特别涉及一种金属板材断裂应变确定方法、存储介质及电子设备。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，先进高强钢凭借其高强韧性方面的优势，在车身安全结构件中获得了越来越多的应用，随着材料强度的提升，其韧性不足而导致的断裂失效的问题日益凸显。在实际应用场景中，汽车发生碰撞时，车身结构件主要在平面弯曲下发生断裂。因此，平面弯曲下的断裂应变是表征汽车碰撞安全性的重要指标。一般国际上借助德国汽车工业协会标准VDA238-100来评价韧性。弯曲角是工业界评价钢板韧性的核心指标，弯曲角的大小与钢板韧性的高低正相关。然而，弯曲角的大小仅能作为横向对比钢板韧性好坏的一个指标，不能在有限元中用于表征材料的断裂极限。目前尚缺乏简单且能准确表征钢板在平面应变下断裂极限的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属板材断裂应变确定方法，所述方法应用于极限尖冷弯性能测试系统以及数字图像系统中，所述极限尖冷弯性能测试系统包括：至少两个辊轮以及压头；所述两个辊轮以所述压头的加载棱边为轴对称设置，所述辊轮用于承载样本板材；所述压头用于对所述样本板材施加垂向力，使样本板材产生弯曲角；所述数字图像系统用于提取样本板材的应变数据；
所述方法包括：
按照预设规则选取多个相同类型的样本板材；
对所述多个样本板材的上表面先后喷涂白漆和黑漆；
基于所述数字图像系统记录样本板材的上表面的初始散斑图像；
基于所述极限尖冷弯性能测试系统确定所述样本板材的平均弯曲角度；
根据所述平均弯曲角度设定多个不同的中间弯曲角，多个不同的所述中间弯曲角均小于所述平均弯曲角度；
基于所述极限尖冷弯性能测试系统将所述样本板材按照各个所述中间弯曲角的大小顺序依次弯折，并基于数字图像系统记录每个所述中间弯曲角对应的样本板材的散斑图像；
基于每个所述中间弯曲角对应的散斑图像和所述初始散斑图像确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值；
基于所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值确定所述样本板材的平均弯曲角度下的应变值；
基于所述平均弯曲角度下的应变值确定所述样本板材的断裂应变。
进一步地，所述按照预设规则选取多个相同类型的样本板材，包括：
选取的所述样本板材的抗拉强度大于980MPa，厚度为1.0至2.0mm，宽度为15mm至60mm，长度为40mm至60mm。
进一步地，所述基于所述极限尖冷弯性能测试系统确定所述样本板材的平均弯曲角度，包括：
根据所述样本板材的厚度调整所述压头两侧辊轮的间距；
在所述多个相同类型的样本板材中选取目标样本板材；
将所述目标样本板材放置于所述辊轮上，基于所述压头对所述目标样本板材匀速施加下压力使所述目标样本板材弯曲，直至所述目标样本板材的弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，记录所述目标样本板材的弯曲角度；
重复执行：在所述多个相同类型的样本板材中选取目标样本板材；
将所述目标样本板材放置于所述辊轮上，基于所述压头对所述目标样本板材匀速施加下压力使所述目标样本板材弯曲，直至所述目标样本板材的弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，记录所述目标样本板材的弯曲角度，直至所述目标样本板材的弯曲角度的数量满足预设数量要求；
基于全部所述目标样本板材的弯曲角度确定所述样本板材的平均弯曲角度。
进一步地，所述基于所述极限尖冷弯性能测试系统将所述样本板材按照各个所述中间弯曲角的大小顺序依次弯折，包括：
基于各个所述中间弯曲角确定各个所述中间弯曲角对应的压头下移距离；
基于各个所述压头下移距离的大小顺序依次控制所述压头下移，使得所述样本板材弯曲至对应的中间弯曲角。
进一步地，基于每个所述中间弯曲角对应的散斑图像和所述初始散斑图像确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值，包括：
根据所述初始散斑图像，在每个所述中间弯曲角对应的散斑图像选取应变最大的目标图像点；
以经过所述目标图像点且与所述压头平行的线为轴线，在每个所述中间弯曲角对应的散斑图像中框选出宽度为0.4-1mm、长度为所述样本板材长度与预设宽度阈值的差值的矩形框；
将所述矩形框内的全部图像点与所述初始散斑图像中对应的图像点进行比对，确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值。
进一步地，基于所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值确定所述样本板材的平均弯曲角度下的应变值，包括：
将所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值拟合为应变曲线，在所述应变曲线的延长线上截取平均弯曲角度对应的应变值。
进一步地，所述样本板材的断裂应变是根据如下公式确定的，包括：
其中，ε1为平均弯曲角度下的应变值，
为所述样本板材的断裂应变。
进一步地，所述平均弯曲角度为32至102度。
另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述所述金属板材断裂应变确定方法。
另一方面，本发明提供一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现如上述所述金属板材断裂应变确定方法。
本发明提供的一种金属板材断裂应变确定方法、存储介质及电子设备，在不改变极限尖冷弯性能测试系统的前提下，采用间断式加卸载的方法，借助数字图像系统，在离线的方式下，可以进行高强钢应变测量，保证应变测量的准确性，节约设备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是根据本申请实施例示出的一种极限尖冷弯性能测试系统的结构示意图；
图2是根据本申请实施例示出的一种数字图像系统的结构示意图；
图3是根据本申请实施例示出的一种金属板材断裂应变确定方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种极限尖冷弯角测量示意图；
图5是根据本申请实施例示出的一种弯曲角度对应散斑图像在DIC软件中计算出应变的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种各个所述中间弯曲角对应的在DIC软件中云图(用于计算应变)的示意图；
图7是本申请实施例提供的一种各个所述中间弯曲角对应的应变数值拟合曲线的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是根据本申请实施例示出的一种极限尖冷弯性能测试系统的结构示意图，如图1所示，极限尖冷弯性能测试系统可以包括至少两个辊轮以及压头，所述两个辊轮以所述压头的加载棱边为轴对称设置，所述辊轮用于承载样本板材；所述压头用于对所述样本板材施加垂向力，使样本板材产生弯曲角，可以理解的是，压头可以自上而下对样本板材施加向下的作用力F。
图2是根据本申请实施例示出的一种数字图像系统的结构示意图，如图2所示，数字图像系统可以包括计算机及图像采集卡、CCD(摄像头)、照明光源，其中，计算机及图像采集卡中可以装载有DIC软件，用于提取采集的散斑图像中的应变数据，CCD(摄像头)用于采集样本板材的散斑图像，照明光源用于采集图像时对样本板材进行补光。数字图像系统的基本原理可以理解为通过跟踪(或匹配)物体表面变形前后两幅散斑图像中同一像素点的位置来获得该像素点的位移向量，从而得到应变数值。
本发明提供的一种金属板材断裂应变确定方法，可以应用于上述极限尖冷弯性能测试系统以及数字图像系统中，本发明提供的方法能够实现VDA238-100标准下钢板断裂应变的精确表征手段，以及相应的数据处理方法，稳定、精确地提取及分析应变数据，为工程技术人员在整车碰撞过程中的有限元仿真提供技术支撑，具体的，如图3所示，图3是根据本申请实施例示出的一种金属板材断裂应变确定方法的流程示意图，所述方法可以包括：
S102、按照预设规则选取多个相同类型的样本板材。
在实际应用中，不同的断裂应变表征不同的断裂韧性，本文所指出的预设规则可以是抗拉强度大于980MPa，且样本板材的厚度在1.0至2.0mm之间的汽车用钢板(样本板材)。
具体的，为了更好的测量样本板材的断裂应变，可以对断裂应变的尺寸进行限定，如，样本板材的厚度为1.0至2.0mm，宽度为15mm至60mm，长度为40mm至60mm。
在一个可选的实施例中，样本板材抗拉强度可以是大于1180MPa。
在一个可选的实施例中，试样宽度范围30-60mm。
在一个可选的实施例中，试样厚度1.2-1.8mm。
S104、对所述多个样本板材的上表面先后喷涂白漆和黑漆。
具体的，如图1所述，样本板材的上表面可以是在极限尖冷弯性能测试系统中靠近压头一侧的表面。在进行金属板材断裂应变确定时，可以预先对样本板材的上表面依次喷涂白漆和黑漆。其中，喷涂白漆和黑漆能够提高数字图像系统散斑图像的成像效果。
可以理解的是，具体的喷涂可以以白漆为底漆，在白漆均匀喷涂后，喷涂黑漆，黑漆是为了在白漆之上喷出来细小均匀的斑点，做DIC实验时，计算机及图像采集卡可以通过识别不同变形阶段斑点之间的变化，计算出对应的应变数值；
对样本板材进行擦拭，测量厚度及两个方向上狭缝端部之间距离，并在DIC拍照的一面喷上薄薄一层白色的哑光漆，待彻底干燥后再喷上均匀分布的黑色散斑进行应变测量
S106、基于所述数字图像系统记录样本板材的上表面的初始散斑图像。
S108、基于所述极限尖冷弯性能测试系统确定所述样本板材的平均弯曲角度。
在具体的实施过程中，所述基于所述极限尖冷弯性能测试系统确定所述样本板材的平均弯曲角度，包括：
根据所述样本板材的厚度调整所述压头两侧辊轮的间距；
可以理解的是，极限尖冷弯性能测试系统中压头两侧辊轮的间距是与对样本板材的厚度相关的，在使用极限尖冷弯性能测试系统对样本板材进行弯曲时，可以按照VDA238-100标准将辊轮间距L调整为2t+0.5mm，其中，t为样本板材的厚度，不同的厚度的样本板材对应不同的辊轮间距L。
在所述多个相同类型的样本板材中选取目标样本板材。
将所述目标样本板材放置于所述辊轮上，基于所述压头对所述目标样本板材匀速施加下压力使所述目标样本板材弯曲，直至所述目标样本板材的弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，记录所述目标样本板材的弯曲角度。
重复执行：在所述多个相同类型的样本板材中选取目标样本板材；
将所述目标样本板材放置于所述辊轮上，基于所述压头对所述目标样本板材匀速施加下压力使所述目标样本板材弯曲，直至所述目标样本板材的弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，记录所述目标样本板材的弯曲角度，直至所述目标样本板材的弯曲角度的数量满足预设数量要求；
基于全部所述目标样本板材的弯曲角度确定所述样本板材的平均弯曲角度。
具体的，预设数量在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。弯曲载荷力-位移曲线上载荷力可以理解为峰值，极限尖冷弯性能测试系统可以自动提取该峰值。
示例地、可以在多个样本板材中选取3至5个目标样本板材，按照VDA238-100标准，将压头以20mm/min的加载速率下压，当样本板材弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低到峰值的10％左右时或者样本板材出现可见裂纹，即可停止。然后，根据VDA238-100标准中公式换算出3-5个目标样本板材的最大平均弯曲角度、最小平均弯曲角度以及平均弯曲角度。
可以理解的是，平均弯曲角度可以是根据3-5个目标样本板材对应的弯曲角度确定出的。
值得注意的是，需保证样本板材的平均弯曲角度在32°-102°之间，才能保证此方法有效。
S108、根据所述平均弯曲角度设定多个不同的中间弯曲角，多个不同的所述中间弯曲角均小于所述平均弯曲角度。
在实际应用中，为了更好的测量样本板材的断裂应变，可以根据样本板材的平均弯曲角度设定多个不同的中间弯曲角。
如，选择某钢厂生产的1.7GPa级别、2.0mm厚度的免镀层热成形钢(样本板材)，选择30*60mm的式样。经确认免镀层热成形钢的平均弯曲角为55°，则可以设定中间弯曲角为0°,10°，20°，30°，35°，40°，45°，50°。
S110、基于所述极限尖冷弯性能测试系统将所述样本板材按照各个所述中间弯曲角的大小顺序依次弯折，并基于数字图像系统记录每个所述中间弯曲角对应的样本板材的散斑图像。
具体的，所述基于所述极限尖冷弯性能测试系统将所述样本板材按照各个所述中间弯曲角的大小顺序依次弯折，可以包括：
基于各个所述中间弯曲角确定各个所述中间弯曲角对应的压头下移距离；
基于各个所述压头下移距离的大小顺序依次控制所述压头下移，使得所述样本板材弯曲至对应的中间弯曲角。
具体的，如图4所示，压头下移距离可以按照如下公式计算出。其中压头为端部为：
其中，
为所述中间弯曲角，p为压头至一侧辊轮的距离，c为压头圆心至辊轮圆心的距离，S为样本板材弯曲至中间弯曲角对应的下移距离，
为辊轮的半径，t0为样本板材的厚度，r为压头的半径。
在实际应用中，在确定各个中间弯曲角后，可以通过上述公式计算出各个中间弯曲角对应的压头下移距离，而后根据压头下移距离的大小顺序依次控制所述压头下移，以得到对应中间弯曲角的样本板材。
具体的，在设定多个不同的中间弯曲角后，可以选取1个样本板材，进行间断式试验。根据VDA238-100标准中公式换算出不同厚度样本板材压制不同角度所对应的位移，即：利用调整下压位移的方式将样本板材压制20°，卸载，记录样本板材卸载后的角度，然后将样本板材如图1所示排布，并记录每个所述中间弯曲角对应的样本板材的散斑图像；再将原样本板材压至30°，卸载，记录样本板材卸载后的角度，然后将样本板材如图1所示排布，并记录每个所述中间弯曲角对应的样本板材的散斑图像；依照上述步骤，将样本板材压至30°，然后每间隔5-10°压一次，直至样本板材弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，停止试验。为了保证测量的准确性，可以再选取2至4个样本板材，重复上述步骤。
S112、基于每个所述中间弯曲角对应的散斑图像和所述初始散斑图像确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值。
具体的，所述基于每个所述中间弯曲角对应的散斑图像和所述初始散斑图像确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值，包括：
根据所述初始散斑图像，在每个所述中间弯曲角对应的散斑图像选取应变最大的目标图像点；
以经过所述目标图像点且与所述压头平行的线为轴线，在每个所述中间弯曲角对应的散斑图像中框选出宽度为0.4-1mm、长度为所述样本板材长度与预设宽度阈值的差值的矩形框；
将所述矩形框内的全部图像点与所述初始散斑图像中对应的图像点进行比对，确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值。
在具体的实施过程中，计算机及图像采集卡中的DIC软件可以在对应的散斑图像找到应变最大的目标图像点，并以目标图像点为轴线，在中间横截面上绘制0.4-1.0mm宽，长度在样本板材宽度减去0.5mm至样本板材宽度50％之间的方框，并根据对应的初始散斑图像在DIC软件中计算出不同中间弯曲角对应的主应变数值ε1。具体的，矩形框可以参阅图5中白色虚线所绘制长方形框。
其中矩形框的宽度选的越宽，则参与计算的式样范围越大，这样得出来的最大应变值也越小。为了避免只选最大值而导致大偏差的出现，本实施例中定义出一个矩形框的宽度范围，在这个范围内计算应变，以得到应变数值的最大值和最小值得差值，该矩形框的宽度范围或者标准差一般在5％以内；如此，三点尖冷弯的断裂应变可以选择一个范围，这个范围的上下限在5％以内。
申请人经过大量试验研究发现，不能选取点(最大点应变，可能与试样处理有关，而且平面内弯曲也存在部分误差，所以不能直接用最大点，容易偏大，且不同试样偏差大)，或者简单画个线，为了保证稳定性，选取的画框范围；目的，是在次范围内获得应变，最终标准差在5％以内。此外，在30°以上，推荐每间隔5°选择一个数据点，若间隔过小，数据点密集，实验难以精确控制，若间隔过大，数据点采集不够，最终获得的应变随试样波动变大，不易控制数据的稳定性，因此，在30°以上，推荐每间隔5°选择一个数据点。
S114、基于所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值确定所述样本板材的平均弯曲角度下的应变值，
具体的，基于所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值确定所述样本板材的平均弯曲角度下的应变值，包括：
将所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值拟合为应变曲线，在所述应变曲线的延长线上截取平均弯曲角度对应的应变值。
需保证钢板的平均弯曲角度再32°-102°之间，才能保证此方法有效。当平均弯曲角度小于32°，无法保证20°至(平均最大弯曲角-2～6°)之间有3个完整的“角度-应变”的数据，若仅有两个数据，那么拟合出来的曲线误差过大，无法采用本方法；而当钢板的平均弯曲角度大于102°时，由于钢板具有非常好的断裂韧性，一方面试样在超过102°的三点尖冷弯过程中可能出现冲头下压距离过大从而损伤设备，一方面试样弯曲角度过大，存在面内DIC数据识别的问题，即可能会出现数据无法识别及提取，从而无法保证数据精度。此外，已有研究表明，对低强度级别的材料，韧性较好，已有研究表明，对590MPa级别的材料，当弯曲角度大于100°时，可能会出现试样并未开裂的情况下，载荷开始下降的情况，这势必会影响到应变的测量，以及材料断裂失效的判定。值得注意的是，根据申请人前期针对大量工业用高强钢的实验研究，为保证试验准确性，本技术仅针对抗拉强度大于980MPa的材料。
S116、基于所述平均弯曲角度下的应变值确定所述样本板材的断裂应变。
具体的，所述样本板材的断裂应变可以是根据如下公式确定的，包括：
其中，ε1为平均弯曲角度下的主应变值，
为所述样本板材的断裂应变。
如上所述，本发明提供的金属板材断裂应变确定方法具有以下有益效果：本发明提供一种平面应变的试验表征手段，在不改变常规三点尖冷弯测试设备的前提下，采用间断式加卸载的方法，借助DIC设备，在离线的方式下，进行高强钢应变测量，一方面避免高精尖的设备投入，降低断裂应变的测试成本的同时保证了断裂应变测试的便宜性；同时，提供了相应的数据处理方法，通过大量的实验研究，针对高强钢的应变提取，获得了合理的提取方法，保证在推荐提取应变范围内进行数据提取时，最终获得的应变差值在5％的范围内，保证准确的数据标定，为后续有限元模拟提供了稳定的数据来源。
为了更好的解释本发明，使用上述方法计算出的不同样本板材的实验数据如下：
实施例1：选择某钢厂生产的1.7GPa级别、2.0mm厚度的免镀层热成形钢，选择30*60mm的式样，平均弯曲角，平均55°，中间弯曲角分别为0°,10°，20°，30°，35°，40°，45°，50°
以下图为例，利用DIC软件绘制试样在不同弯曲阶段的应变云图(散斑图像)，如图6所示，图6是本申请实施例提供的一种各个所述中间弯曲角对应的应变数值的散斑图像示意图；
应变提取：在软件中首先找到应变最大的点，然后以该点为轴线，在中间横截面上绘制0.5mm宽，长28mm，的方框，来统计不同工艺下的应变，并提取主应变ε1的应变数值；
利用线性拟合方法，将以0.5mm宽的方法所获得的30-50°(具体按试样情况而言)的应变数据进行拟合，并在拟合曲线的延长线上，截取材料平均弯曲角度下的应变值，如图7所示；
为保证试验稳定性，将以0.5mm宽的方法获取的应变，重复三次，并将应变求平均值，然后根据公式
换算成断裂应变。
计算出断裂应变为0.341。
实施例2：选择某钢厂生产的1.5GPa级别、1.8mm厚度的22MnB5热成形钢，选择30*60mm的式样，平均弯曲角为56°，中间弯曲角分别为20°，30°，35°，40°，45°，50°，计算出的断裂应变为0.352。
实施例3：选择某钢厂生产的1.5GPa级别、1.4mm厚度的22MnB5热成形钢，选择30*60mm的式样，平均弯曲角为59°，中间弯曲角分别为20°，30°，35°，40°，45°，50°，计算出的断裂应变为0.348。
实施例4：选择某钢厂生产的1.4mm厚度的QP1500(强度1500MPa)，选择60*60mm的式样，平均弯曲角为73°，中间弯曲角分别为20°，30°，40°，50°，60°，70°，计算出的断裂应变为0.375。
实施例5：选择某钢厂生产的1.4mm厚度的TBF1470(强度1500MPa)，选择60*60mm的式样，平均弯曲角为66°，中间弯曲角分别为20°，30°，40°，50°，60°，计算出的断裂应变为0.358。
实施例6：选择某钢厂生产的1.4mm厚度的DP980(强度980MPa)，选择60*60mm的式样，平均弯曲角为84°，中间弯曲角分别为20°，30°，40°，50°，60°，70°，80°，计算出的断裂应变为0.465。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集可由电子设备的处理器执行以完成上述所述的金属板材断裂应变确定方法。
可选地，在本发明实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备和存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本发明实施例所提供测试方法，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，所述方法应用于极限尖冷弯性能测试系统以及数字图像系统中，所述极限尖冷弯性能测试系统包括：至少两个辊轮以及压头；所述两个辊轮以所述压头的加载棱边为轴对称设置，所述辊轮用于承载样本板材；所述压头用于对所述样本板材施加垂向力，使样本板材产生弯曲角；所述数字图像系统用于提取样本板材的应变数据；
所述方法包括：
按照预设规则选取多个相同类型的样本板材；
对所述多个样本板材的上表面先后喷涂白漆和黑漆；
基于所述数字图像系统记录样本板材的上表面的初始散斑图像；
基于所述极限尖冷弯性能测试系统确定所述样本板材的平均弯曲角度；
根据所述平均弯曲角度设定多个不同的中间弯曲角，多个不同的所述中间弯曲角均小于所述平均弯曲角度；
基于所述极限尖冷弯性能测试系统将所述样本板材按照各个所述中间弯曲角的大小顺序依次弯折，并基于数字图像系统记录每个所述中间弯曲角对应的样本板材的散斑图像；
基于每个所述中间弯曲角对应的散斑图像和所述初始散斑图像确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值；
基于所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值确定所述样本板材的平均弯曲角度下的应变值；
基于所述平均弯曲角度下的应变值确定所述样本板材的断裂应变；所述样本板材的断裂应变是根据如下公式确定的，包括：
其中，ε1为平均弯曲角度下的应变值，
为所述样本板材的断裂应变。
2.根据权利要求1所述金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，所述按照预设规则选取多个相同类型的样本板材，包括：
选取的所述样本板材的抗拉强度大于980MPa，厚度为1.0至2.0mm，宽度为15mm至60mm，长度为40mm至60mm。
3.根据权利要求1所述金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，所述基于所述极限尖冷弯性能测试系统确定所述样本板材的平均弯曲角度，包括：
根据所述样本板材的厚度调整所述压头两侧辊轮的间距；
在所述多个相同类型的样本板材中选取目标样本板材；
将所述目标样本板材放置于所述辊轮上，基于所述压头对所述目标样本板材匀速施加下压力使所述目标样本板材弯曲，直至所述目标样本板材的弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，记录所述目标样本板材的弯曲角度；
重复执行：在所述多个相同类型的样本板材中选取目标样本板材；
将所述目标样本板材放置于所述辊轮上，基于所述压头对所述目标样本板材匀速施加下压力使所述目标样本板材弯曲，直至所述目标样本板材的弯曲载荷力-位移曲线上载荷力降低至预设阈值或所述目标样本板材出现可见裂纹时，记录所述目标样本板材的弯曲角度，直至所述目标样本板材的弯曲角度的数量满足预设数量要求；
基于全部所述目标样本板材的弯曲角度确定所述样本板材的平均弯曲角度。
4.根据权利要求1所述金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，所述基于所述极限尖冷弯性能测试系统将所述样本板材按照各个所述中间弯曲角的大小顺序依次弯折，包括：
基于各个所述中间弯曲角确定各个所述中间弯曲角对应的压头下移距离；
基于各个所述压头下移距离的大小顺序依次控制所述压头下移，使得所述样本板材弯曲至对应的中间弯曲角。
5.根据权利要求1所述金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，基于每个所述中间弯曲角对应的散斑图像和所述初始散斑图像确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值，包括：
根据所述初始散斑图像，在每个所述中间弯曲角对应的散斑图像选取应变最大的目标图像点；
以经过所述目标图像点且与所述压头平行的线为轴线，在每个所述中间弯曲角对应的散斑图像中框选出宽度为0.4-1mm、长度为所述样本板材长度与预设宽度阈值的差值的矩形框；
将所述矩形框内的全部图像点与所述初始散斑图像中对应的图像点进行比对，确定出各个所述中间弯曲角对应的应变数值。
6.根据权利要求1所述金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，基于所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值确定所述样本板材的平均弯曲角度下的应变值，包括：
将所述各个所述中间弯曲角对应的应变数值拟合为应变曲线，在所述应变曲线的延长线上截取平均弯曲角度对应的应变值。
7.根据权利要求1所述金属板材断裂应变确定方法，其特征在于，所述平均弯曲角度为32至102度。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任一项所述金属板材断裂应变确定方法。
9.一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现如权利要求1-7中任一项所述金属板材断裂应变确定方法。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198895A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Kobe Steel Ltd | 高強度鋼板の耐遅れ破壊性の評価方法 |
| US20160161382A1 (en) * | 2013-06-26 | 2016-06-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Metal sheet bending fracture determination method and recording medium |
| CN111307612A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-19 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | 一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法 |
| CN113340732A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 北京理工大学 | 基于图像自动分区的非均质材料多参数反演方法及装置 |
| CN113466066A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 山东大学 | 一种基于dic技术的混凝土材料疲劳变形量及裂缝宽度的测量方法 |
-
2021
- 2021-10-29 CN CN202111273041.4A patent/CN114136805A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198895A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Kobe Steel Ltd | 高強度鋼板の耐遅れ破壊性の評価方法 |
| US20160161382A1 (en) * | 2013-06-26 | 2016-06-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Metal sheet bending fracture determination method and recording medium |
| CN111307612A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-19 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | 一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法 |
| CN113340732A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 北京理工大学 | 基于图像自动分区的非均质材料多参数反演方法及装置 |
| CN113466066A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 山东大学 | 一种基于dic技术的混凝土材料疲劳变形量及裂缝宽度的测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| H.L. CAI ET AL.: "A Simple Methodology to Determine Fracture Strain of Press-Hardened Steels Under Plane Strain Bending", METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A * |
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