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塑性数字图像相关(DIC)测量策略在材料变形中运用学年

收藏本文 2024-04-21 点赞:20340 浏览:85447 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:数字图像相关(Digital Image Correlation)测量技术是运用计算机视觉技术的一种图像测量策略,是一种非接触的、用于全场形状、变形、运动测量的策略。它直接处理的对象是具有一定灰度分布的数字图像(散斑图),通过比较材料或者结构表面在变形前后的散斑图运用相关算法得到全场位移和应变。二维DIC在测量变形及应变方面与传统策略相比有其显著的优点,可以针对不同的试样表面(大小和形状)进行二维全场应变值的浅析计算。本论文以DP590双相钢和304不锈钢为实验材料,比较了2D-DIC策略与传统应变测量策略,并探讨了试样在拉伸历程中的颈缩现象、缺口试样拉伸历程应变分布,测量了DP590的塑性应变比r以及全场r值分布。得出以下主要结论:(1)DIC策略和传统机械引伸计策略在测量材料工程应力-应变曲线方面基本上是一致的,实验中的微小误差是由于测量不同步引起的,可以通过将拉伸试验机的力值输出信号作为模拟信号,用于触发DIC的图片采集来得以改善;(2)采取DIC虚拟引伸计测量塑性应变比值与传统策略较为接近,但对于全场平均法测量值要小于传统策略。DIC虚拟引伸计策略能快速测得同一时刻不同横向引伸计夹持位置的r平均值。15%应变时刻r值分布均匀,产生颈缩之后,越接近颈缩中心r值越小;(3)最大载荷之后的塑性失稳分为分散性失稳和集中性失稳两个阶段。材料不同,分散性失稳和集中性失稳发生的时刻也不一致。应变硬化指数n值越大最大载荷以及断裂时刻应变值越大。整个拉伸历程中,塑性流动在整个标距范围内是不均匀的,中部变形相比边部变形要大些;(4)对于V型缺口试样单向拉伸实验,整个试样表面变形区可分为四个显著不同的区域:缺口正前方中线位置横向变形近乎为零,纵向变形与边部区域保持同步;缺口边线正上方与正下方的小局部区域变形量几乎为零;横向应变与纵向应变集中在距离中线正上方与正下方一段距离的四边形区域。关键词:数字图像相关论文散斑论文颈缩论文塑性应变比论文V型缺口论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-11

    第1章 绪论11-17

    1.1 课题的探讨背景及作用11-12

    1.2 数字图像相关测量策略的国内外进展情况12-15

    1.2.1 国外进展背景12-14

    1.2.2 国内进展情况14-15

    1.3 论文的主要内容15-17

    第2章 数字图像相关法的基本原理与实验技术17-32

    2.1 数字图像相关测量基本论述17-25

    2.1.1 概述17-19

    2.1.2 相关算法介绍19-22

    2.1.3 位移场测量22-23

    2.1.4 应变场测量23-24

    2.1.5 位移测量的误差浅析24-25

    2.2 数字图像相关测量系统与实验技术25-32

    2.2.1 数字图像采集与浅析系统26-28

    2.2.2 制斑策略与散斑尺寸28-29

    2.2.3 实验流程29

    2.2.4 Vic-2D浅析操作流程29-30

    2.2.5 系统中相关参数的概念30-32

    第3章 DIC与传统引伸计拉伸比较实验32-44

    3.1 引言32

    3.2 DP590概述32-34

    3.3 实验历程34-36

    3.3.1 DP590的组织观察34-35

    3.3.2 拉伸试验35-36

    3.4 实验结果与浅析36-41

    3.4.1 机械引伸计结果36

    3.4.2 DIC浅析历程与结果36-38

    3.4.3 机械引伸计与DIC策略比较38-41

    3.5 改善实验41-42

    3.6 实验误差浅析42-43

    3.7 本章小结43-44

    第4章 DIC策略测塑性应变比44-56

    4.1 引言44-45

    4.2 实验原理45-46

    4.3 实验历程46-47

    4.3.1 实验材料与试样准备46-47

    4.4 实验结果与浅析47-54

    4.4.1 机械引伸计测得r值47

    4.4.2 DIC全场平均法测得r值47-48

    4.4.3 采取DIC虚拟引伸计测得r值48

    4.4.4 三种策略测得的r值的比较48-50

    4.4.5 DIC测得的全场r值分布50-51

    4.4.6 引伸计夹持位置不同对r值的影响51-54

    4.5 本章小结54-56

    第5章 颈缩历程的探讨56-77

    5.1 引言56-57

    5.2 304不锈钢概述57-58

    5.3 实验历程58-60

    5.3.1 实验材料58

    5.3.2 试样制备及组织观察58-59

    5.3.3 拉伸实验59-60

    5.4 实验结果浅析60-75

    5.4.1 DP590颈缩演化的DIC浅析60-69

    5.4.2 DP590断口扫描浅析69

    5.4.3 304不锈钢颈缩演化的DIC浅析69-74

    5.4.4 304不锈钢断口扫描浅析74-75

    5.5 本章小结75-77

    第6章 缺口试样拉伸历程的DIC浅析77-89

    6.1 引言77

    6.2 实验历程77-78

    6.2.1 实验材料77

    6.2.2 试样准备77-78

    6.3 实验结果与浅析78-88

    6.3.1 DP590拉伸结果78-82

    6.3.2 304不锈钢拉伸结果82-88

    6.4 本章小结88-89

    第7章 结论及课题后续展望89-91

    7.1 结论89-90

    7.2 课题后续展望90-91

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