[发明专利]一种板料成形极限曲线的视觉测量方法

说明书

技术领域：

本发明属于机械加工领域，涉及一种板料成形极限曲线的测量方法，尤其是一种板料成形极限曲线的视觉测量方法。

背景技术：

成形极限曲线(Forming Limit Curve，FLC)，又称成形极限图(Forming Limit Diagram，FLD)，用于确定指定的材料在受到拉伸、胀形或拉伸胀形结合时能够达到的变形程度。是对板料成形性能的一种定量描述，同时也是对冲压工艺成败性的一种判断曲线。

板料成形极限曲线的测定方法通常有两种：1.理论计算；2.实验确定。

理论计算成形极限主要是通过采用不同的屈服准则和塑性本构关系，利用不同的拉伸失稳准则作为判断发生颈缩与破裂的条件来进行解析的。目前较常用的屈服准则包括Hill系列屈服准则(包Hill48，Hill79，Hill90，Hill93)，Hosford屈服准则，Barlat，Taylor，Gotoh屈服准则等。但每种准则适用范围有限，所涉及的参数较多，计算精度受到诸多因素影响，应用不多。

用实验手段确定成形极限图是在实验室条件下，采用标准的实验设备，通过改变试件宽度和润滑条件，并基于网格应变分析等技术直接获得极限应变量(ε₁，ε₂)或工程应变(e₁，e₂)，最后把这些点坐标注到表面应变坐标系中并连成适当的曲线，以建立材料的FLC。实验方法可以获得较真实的成形极限图，是理论成形极限曲线的检验依据。但网格应变分析技术通常需要在板料表面印制规则的方形网格或圆形阵列，通过测量对比这些图案在变形前后形状参数，来确定板料表面的应变。所以，用这种方法获取FLC比较麻烦，具有如下缺点：(1)网格的绘制工作量大，精度较低；(2)以离线方式的得到实验数据，影响精度；(3)检测和计算极限应变的工作量大、效率不高。

发明内容

为了克服现有板料成形极限曲线测定方法的不足，本发明提供了一种新的板料成形极限曲线的视觉测量方法，可以高效的测量板料成形的极限应变，以建立板料的成形极限曲线。

为达到以上目的，本发明是采取如下操作步骤予以实现的：

第一步，试样准备，将板料毛坯切割成符合标准的尺寸和几何形状要求的试样，并在所需要测量的试样表面区域喷涂散斑图案；

第二步，相机标定，从不同方位拍摄标靶获取标靶图像，利用图像进行相机标定计算，通过标定得到两相机准确的位置关系，包括相机的外部参数、相机的内部参数以及镜头畸变参数；

第三步，获取图像，对于准备的所有尺寸和几何形状的试样，启动材料试验机对试样进行变形加载，并利用计算机控制两相机同步拍摄以获取被测板料试样在变形状态下的图像序列；

第四步，散斑应变计算，对获取的全部试样图像进行散斑三维应变计算，得到不同变形状态试样表面的主应变场和次应变场，并找出每个试样破裂前最近的一个变形状态以确定材料不发生失效所能承受的最大应变；

第五步，创建平行截线，在第四步找到的试样在破裂前状态的应变场中，创建3～5条间距2mm左右的平行截线，并输出所有截线上的节点数据，包括主应变、次应变和节点位置；

第六步，拟合截线节点数据，在试样上后来会产生裂纹的位置两边各选择至少3个截线节点，利用第五步获取的截线的节点数据，拟合得到一条以节点位置、主应变为坐标点的抛物线和一条以节点位置、次应变为坐标点的抛物线；

第七步，求解极限应变，计算第六步拟合获得的抛物线的极值，将两条抛物线取得极值时对应的主应变和次应变作为试样表面的极限应变点；

第八步，建立板料FLC，根据第七步求得的极限应变点，拟合成适当的曲线或构成条带形区域，以建立板料的FLC曲线。

本发明方法具有以下优点：

(1)由于本方法操作简单，便于实验条件下使用。

(2)由于本方法中数字散斑图案喷涂工作简单，应变计算完全自动化，所以测量周期较短，效率较高。

(3)由于本方法通过散斑图像计算试样表面应变，与传统的网格应变计算技术相比，精度较高。

(4)由于本方法使用散斑图像作为测量依据，所以测量范围可根据实际需求进行设定，适用范围大。

(5)由于本方法使用的是光学测量的方式，所以是一种非接触测量方法。

附图说明

图1本发明具体操作步骤的流程图；

图2本发明方法实验装置简图；

图3本发明方法制备的试样；

图4人工喷漆形成的散斑场；