CN114963965B - 一种金属零部件弹塑形变的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料机械检测技术领域，公开了一种金属零部件弹塑形变的检测方法。该检测方法包括以下步骤：在金属零部件表面的待测区域上，沿着外载荷方向、与外载荷方向垂直的方向分别粘贴电阻应变片；将电阻应变片按照惠斯通电桥电路连接，并调整使得电压为0伏；将金属零部件装在载荷施加设备上，进行外载荷加载，对电压值和拉伸力值进行最小二乘法线性拟合，计算得到R2值进行判定。本发明提出了一种弹塑形变的直接检测方法，使得检测结果与现实情况能够更为一致，减少了传统检测方法检测结果与现实情况之间存在的误差。
Description
技术领域
本发明属于金属材料机械检测技术领域，具体涉及一种金属零部件弹塑形变的检测方法。
背景技术
在设计产品时，每个金属零部件都需要达到其预设的功能，因此往往都会经历一个模拟设计，生成一个样件，然后针对该金属零部件样件进行测试的过程，而后根据测试结果调整最初的模拟设计方案，从而最终得到符合要求的金属零部件及产品。而金属零部件的形变性能则是测试的关键指标之一。
金属零部件在受到外载荷后，可能会发生弹性形变或是塑性形变，也可能部分区域发生塑性形变，部分区域发生弹性形变。如何评价某区域是处于弹性形变，还是处于塑性形变，目前一般是通过仿真技术进行评估，或通过非接触式现代光学测量实验技术（DIC技术）进行分析评估。
但是上述评估技术皆为间接方式确定，与现实情况会存在一定的误差。因此，提出一种与现实情况更为一致的检测方法变的十分有必要。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种金属零部件弹塑形变的检测方法，具体采用以下的技术方案：
一种金属零部件弹塑形变的检测方法，包括以下步骤：
步骤1、在金属零部件表面的待测区域上，沿着外载荷方向、与外载荷方向垂直的方向分别粘贴电阻应变片；
步骤2、将所述电阻应变片按照惠斯通电桥电路连接，并与应变放大仪测量装置、电压信号测量记录仪相连接；
步骤3、调整所述应变放大仪测量装置的激励电压和放大系数，使得所述电压信号测量记录仪测量所述惠斯通电桥电路的电压为0伏；
步骤4、将已粘贴所述电阻应变片的所述金属零部件装在载荷施加设备上，进行外载荷加载，所述电压信号测量记录仪记录所述惠斯通电桥电路的电压值xi，所述载荷施加设备上记录拉伸力值yi，i为正整数；随后进行最小二乘法线性拟合，计算得到R2值；若R2≥0.975，则认定该区域为弹性形变，否则为塑性形变。
本发明通过还原金属零部件真实受力，对电压和力采用直接的方式进行检测采集，并通过线性拟合，进而实现金属零部件弹塑性形变的判定，使得检测结果与现实情况更为一致，减少了传统检测方法检测结果与现实情况之间存在的误差。
优选地，在上述检测方法中，在进行步骤1前，先将所述金属零部件的表面进行清洗，去除污垢；所述污垢包括锈蚀和油渍；采用水或无水乙醇进行清洗。
优选地，在上述检测方法中，所述载荷施加设备为静态拉伸试验机。
优选地，在上述检测方法中，将金属零部件表面分为多个区域，分别按照步骤1至步骤4进行测试，得到每个区域的结果后，在所述金属零部件上标出弹性形变区域和塑性形变区域。将所述金属零部件的表面至少划分为4个区域。
优选地，在上述检测方法中，采用胶水粘贴所述电阻应变片。
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，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述方法中最小二乘法线性拟合的过程，输出R2值。
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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法中最小二乘法线性拟合的过程，输出R2值。
本发明的有益效果为：本发明提出了一种弹塑形变的直接检测方法，使得检测结果与现实情况能够更为一致，减少了传统检测方法检测结果与现实情况之间存在的误差。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。
图1所示为金属零部件的区域划分与电阻应变片的设置示意图；
图2所示为金属零部件按照惠斯通电桥电路连接，并与应变放大仪测量装置、电压信号测量记录仪通过导线相连接的示意图；
图3所示为金属零部件装在静态拉伸试验机上，并与应变放大仪测量装置、电压信号测量记录仪通过导线相连接的示意图；
图4所示为区域1中电压值与力值线性拟合图；
图5所示为区域2中电压值与力值线性拟合图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
一种金属零部件弹塑形变的检测方法，包括以下步骤：
步骤1、将金属零部件的表面进行清洗，去除表面污垢，便于后续电阻应变片的粘贴（粘贴剂能确保电阻应变片与金属零部件粘贴牢固，确保电阻应变片随金属零部件同步形变，所述电阻应变片在外载荷下发生形变改变电阻，导致电压也随之改变）；并划分为4个区域，确定金属零部件在实际工况下受到外力方向，并在每个区域中，沿着静态拉伸方向、与静态拉伸方向垂直的方向分别粘贴电阻应变片（目的是为了还原零部件真实受力，保证与真实零部件受力保持一致）；如图1所示；
步骤2、将电阻应变片按照惠斯通电桥电路连接，并与应变放大仪测量装置、电压信号测量记录仪相连接；如图2所示；电阻应变片按照惠斯通电桥电路连接的目的是为了通过应力片在拉伸过程中电阻发生改变，测定随之发生改变的电压；
步骤3、应变放大仪测量装置可提供激励电压，通过调节可放大电路桥的电压，设定激励电压及放大系数，确保在后续电阻应变片受到外载荷后测量的电压超过电压信号测量记录仪可测量范围内，并在开始不受外载荷时，电路桥臂之间的电压值为0伏；因此，调整应变放大仪测量装置的激励电压和放大系数，使得电压信号测量仪记录仪测量所述惠斯通电桥电路的电压为0伏；此步骤目的是为了在零部件受力之前，将电压调整归零；
步骤4、将已粘贴电阻应变片的金属零部件装在静态拉伸试验机上，进行载荷加载，如图3所示；在加载过程同一时刻记录电压值与载荷值，电压信号测量记录仪记录惠斯通电桥电路的电压值xi，静态拉伸试验机上记录拉伸力值yi；随后进行最小二乘法线性拟合，求解出公式1中的a和b，并根据公式2计算得到R2值。此步骤目的是为了分析电压与力之间变化是否存在线性关系，如果是线性关系说明电压与力是同步并同比例增加，这是符合弹性性能特征，如果电压和力不存在线性关系，说明零部件进入了塑性变形的阶段。具体情况如下：
公式1：
；公式2：
。其中，
为拟合值，n为大于1的正整数，
为yi的平均值。
求解后，区域1中，a=1485.7，b=-28.749，R2=0.9989，大于0.975，故判定为弹性形变区域；区域2中，a=1444，b=-303.88，R2=0.9151，小于0.975，故判定为塑性形变区域。区域1和区域2的测试结果如表1、表2和图4-5所示。
表1 区域1电压值与力值实测值
表2 区域2电压值与力值实测值
显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种金属零部件弹塑形变的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在金属零部件表面的待测区域上，沿着外载荷方向、与外载荷方向垂直的方向分别粘贴电阻应变片；
步骤2、将所述电阻应变片按照惠斯通电桥电路连接，并与应变放大仪测量装置、电压信号测量记录仪相连接；
步骤3、调整所述应变放大仪测量装置的激励电压和放大系数，使得所述电压信号测量记录仪测量所述惠斯通电桥电路的电压为0伏；
步骤4、将已粘贴所述电阻应变片的所述金属零部件装在载荷施加设备上，进行外载荷加载，所述电压信号测量记录仪记录所述惠斯通电桥电路的电压值xi，所述载荷施加设备上记录拉伸力值yi，i为正整数；随后进行最小二乘法线性拟合，
，
，
为拟合值，
为yi的平均值，计算得到R2值；若R2≥0 .975，则认定所述待测区域为弹性形变，否则为塑性形变；
将金属零部件表面分为多个区域，分别按照步骤1至步骤4进行测试，得到每个区域的结果后，在所述金属零部件上标出弹性形变区域和塑性形变区域。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在进行步骤1前，将所述金属零部件的表面进行清洗，去除污垢。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述污垢包括锈蚀和油渍。
4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，采用水或无水乙醇进行清洗。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述载荷施加设备为静态拉伸试验机。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，将所述金属零部件的表面至少划分为4个区域。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，采用胶水粘贴所述电阻应变片。
8.一种可读存储介质，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至7中任一项所述方法中最小二乘法线性拟合的过程，输出R2值。
9.一种电子设备，其特征在于，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法中最小二乘法线性拟合的过程，输出R2值。
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