[发明专利]基于DIC应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属板材成形加工领域，特别是涉及一种基于DIC应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价方法。

背景技术

成形极限图(Forming Limit Diagram，FLD)是传统的用于评价金属板材成形性能的重要手段，而通过Nakazima试验发现，高强钢A与高强钢B的成形极限曲线(Forming Limit Curve，FLC)基本重合，见图1所示，但是相同试样形状及试验条件下，不同应力状态下高强钢B的板料胀形高度(Limit Dome Height,LDH)均比高强钢A的大，见图3所示。板料的成形极限是材料断裂前所能达到的最大的安全应变(集中性失稳应变)，代表局部(颈缩带)的应变水平，不能说明材料整体宏观的成形能力。因此，仅由FLC来评价板料的成形能力是不够的。故需要一种可准确衡量板料成形性能的评价方法，以指导实际生产中零部件的正确选材。

同时，以高强钢C，高强钢D及高强钢E的单向拉伸试验为例，在拉伸过程中，当最大主应变达到0.04时，截取单拉试样50mm标距段内的主应变分布，如图3所示。从图3可以明显看出，相同变形程度下，三种高强钢中，高强钢C的变形最均匀，高强钢D次之，高强钢E变形最不均匀。板料变形的均化能力必将影响板料最终的成形性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于DIC应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价方法，用于解决现有技术中无法整体评价板料成形性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于DIC应变测量系统来评价板料成形能力与变形均化能力的方法，其具体包括以下步骤：

A.在未变形情况下，将板料的关心变形区域分成n个子单元，根据板料受力情况，所述子单元为一维单元或二维单元；

B.计算DIC应变测量系统中每一帧下每个所述子单元变形后的参数值，当所述子单元为一维单元时，所述参数值为长度值，当所述子单元为二维单元时，所述参数值为面积值；

C.基于DIC应变测量系统计算各子单元的平均主应变；

D.基于均方差概念，以所述步骤B所得每个单元变形后的参数值为权重，计算每一帧关心区域的变形均匀程度衡量指标；

E.建立衡量在特定应力状态下板料的成形能力与变形均化能力的XY坐标系，所述步骤C所得各子单元的平均主应变作为X坐标，所述步骤D所得变形均匀程度衡量指标作为Y坐标。

优选的，当板料在一维受力情况下，计算所述变形均匀程度的具体步骤为：

a.结合DIC应变测量系统，进行单向拉伸试验，板料断裂前，DIC应变测量系统总的采样帧数为f帧；

b.对DIC应变测量系统中的数据进行后处理，获得板料表面的全场主应变；

c.在所述采样帧数的第一帧中沿板料中心对称轴线绘制一条线段，采用n+1个节点将所述线段等分成n个一维单元；

d.提取所有节点的真实应变历史，且将第k帧中第i个节点在主应变标记为

e.计算每个所述一维单元变形后的长度，采用以下算法：

第i个单元在第k帧的长度为：

其中，L₀是整个线段的初始长度；

f.计算每一帧中整个线段的平均主应变采用以下算法：

g.基于均方差的概念，在第k帧时的整个线段范围内，变形均匀程度衡量指标H¹(k)由以下公式表示：

其中，c表示以各单元变形后的长度为一个权重，其表达式如下：

优选的，当板料在二维受力情况下，计算所述变形均匀程度的步骤为：

a.结合DIC应变测量系统，板料断裂前，DIC应变测量系统总的采样帧数为f帧；

b.对DIC应变测量系统中的数据进行后处理，获得板料表面的全场主应变和全场次应变；

c.在所述采样帧数的第一帧中在所述板料的关心变形区域放置(m+1)×(n+1)个矩阵节点，其中X方向上(m+1)个节点，Y方向上(n+1)个节点，各相邻节点将关心变形区域划分成m×n个二维单元；

d.提取所有节点的真实应变历史，且将第k帧中(i，j)坐标处节点的主、次应变分别为和

e.计算每个所述二维单元变形后的面积，采用以下算法：第k帧时(i，j)单元的面积为

其中，A₀为关心变形区域的初始面积；a₀为每个二维单元的初始面积；