[发明专利]一种测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法

权利要求书

1.一种测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法，包括以下步骤：

第一步、在制好的金属试样表面的一侧均匀喷涂一层白色喷漆作为基底，待白色喷漆晾干后在基底的标距区域内布置黑色散斑点，从而制成待测拉伸试样；

第二步、将所述拉伸试样的两端夹持在拉伸实验机上下横梁的钳口处，确保拉伸试样呈上下对称且垂直放置，所述拉伸试样的标距区域置于上下钳口中央；

第三步、对拉伸试样进行拉伸试验，拉伸速率设置低于0.008m/s；在拉伸过程中利用工业相机捕捉拍摄拉伸试样来进行数据采集，获得拉伸试样标距区域内初始状态的图像作为第一图像，以及均匀塑性变形阶段标距区域的图像作为第二图像；

第四步、对第一图像和第二图像的灰度场做相关性匹配，从而找到第一图像中任一像素点对应第二图像的像素点；具体方法如下：

假设(x，y)为第一图像中某一像素点P的坐标，以像素点P为中心取一预设大小的子区域，该子区域的像素点数量为(2m+1)×(2m+1)，则相关性函数如下所示：

式中，(u，v)为像素点坐标的变化值，且像素点坐标(x+u+i,y+v+i)位于所述子区域内；I(x+i,y+i)是第一图像中像素点坐标为(x+i,y+i)处的像素值，I^*(x+u+i,y+v+i)是第二图像中像素点坐标为(x+u+i,y+v+i)处的像素值；

对u,v进行遍历，得到第一图像中像素点P相关性函数C(x,y,u,v)最小时对应的第二图像的像素点P^*，像素点P^*与像素点P的坐标向量差记为像素点P的位移向量；

对第一图像中的其他像素点重复上述操作，即可得到第一图像所有像素点的位移向量，从而形成第一图像的位移场；

第五步、对第一图像的位移场进行微分计算得到每个像素点在长度方向和宽度方向的真实塑性应变，对标距区域内所有像素点在长度方向和宽度方向的真实塑性应变进行加权平均，即得到标距区域内在长度和宽度方向的全场真实塑性应变ε_l和ε_b；

第六步、根据拉伸过程中的体积不变原则，得到金属试样的塑性应变比

2.根据权利要求1所述的测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法，其特征在于：第三步中，采集拉伸试样均匀塑性变形阶段标距区域的多张图像，按时间顺序组成均匀塑性变形图像序列，然后取均匀塑性变形图像序列中第一幅图像作为第二图像；

第六步执行完后，第一图像保持不变，以均匀塑性变形图像序列中的下一幅图像作为第二图像，再重复执行第四步—第六步，直到计算完成均匀塑性变形图像序列中的所有图像，得到多个塑性应变比；

对所有的塑性应变比取平均值，作为金属试样的塑性应变比。

3.根据权利要求1或2所述的测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法，其特征在于：在制取金属试样时，从同一金属样板的三个方向分别制得金属试样；对三个金属试样的塑性应变比进行加权平均，其加权平均值作为该金属样板的塑性应变比。

4.根据权利要求3所述的测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法，其特征在于：以金属样板的长度方向为基准，三个金属试样分别位于金属样板的0°、45°和90°三个方向；

假设位于金属样板的0°、45°和90°三个方向的金属试样的塑性应变比分别记为r₀、r₄₅、r₉₀，则金属样板的塑性应变比

5.根据权利要求1或2所述的测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法，其特征在于：第一步中，利用印章工具在金属试样标距区域内布置散斑点，散斑点在标距区域内大小均一、分布随机，每个散斑点大小为3-5个像素点。

6.根据权利要求1或2所述的测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法，其特征在于：第三步中，所述工业相机为CCD工业相机，在进行数据采集前，先对CCD工业相机进行标定。