DIC应变丈量体系是研讨镍基合金薄板在120℃冲击变形下力学行为的强壮东西。它能供给史无前例的全场位移和应变细节,提醒资料在该温度下的屈从行为、加工硬化特性、应变部分化(特别是剪切带)、应变率敏感性、潜在的动态应变时效效应以及失效机制。DIC实验有助于了解温度对镍基合金动态冲击功能的影响规则,为高温环境下使用的部件规划和安全评价供给要害数据。
为研讨在必定温度和工况下镍基合金变形状况,使用新拓三维XTDIC三维全场应变丈量体系,对镍基合金(GH3044)薄板进行必定温度下的特定冲头冲击变形实验,取得试件的全场位移和应变,提醒镍基合金试样在120℃高温环境下的变形规则。
数字图画相关法是使用工业CCD相机接连拍照收到外部作用力状况下的试件变形状况,通过比照变形前后的两幅图画然后核算得到试件的位移场和应变场的办法。其根底原理如下图所示。
使用杯突实验原理规划薄板在必定温度下的受力变形观测实验,模仿薄板在120℃的状况下遭到特定形状物体的磕碰,通过对实验数据的收拾概括剖析其触摸区的变形状况。依据数字图画相关法的三维散斑丈量体系有较高的精度,通过标定后,其精度可达0.001mm,因而很合适用于薄板变形丈量。
实验中的高温资料变形应变丈量体系,别离由电动式液压体系、高强度克己型材角钢实验架、三维散斑丈量体系、电阻式高温加热套装组成。
新拓三维XTDIC三维全场应变丈量体系:由测头(2台高精度CCD 相机 、2个LED光源)、1台数据同步控制箱、1台高功能核算机、带有水平仪的相机支架组成。
实验目标原料为GH3044.主要被使用于航空范畴,如航空发动机的隔热屏、导向叶片等,其主要物理性质如表1所示。实验资料共6件,分为3组,每组2件,编号为A、B、C。其间,B组和C组尺度相同。实验条件:A组为室温、B组为120℃、C组为150℃。
因实验目标硬度较高,冲头选用SKH-9高速钢,硬度到达65HRC,彻底满意实验要求,冲头前端形状为常见的扁平式圆角,故可以模仿在实践使用中的磕碰状况。
对试件的全场位移和应变的演化方式做多元化的剖析, 能得出GH3044金属薄板在必定温度下受特定冲头作用的变形状况。
实验中,B组试件数据及实验作用更有代表性,因而对该组实验现象及定论进行要点剖析;依据实验成果可知,加热状况下的试件变形程度较常温显着增大,位移及应变均有较大的进步。
选取B组试件决裂前的最终一张图画的总位移最大点地点的纵向截面线,作为第一条位移曲线为该截面线,别离为以此向左平行位移5个像素所取得,制作出位移云图。
由上图可以精确的看出,变形具有对称性。变形量由四周向中心靠拢,越接近中心变形量越大;试件与夹具触摸区域邻近变形量较小。依据丈量可知,种子点挑选下的变形区域到达100%。
依据实验数据可知,位移改变中以z 向位移为主,应变改变中以 y 向应变为主。温度对试件变形量影响作用显着,即温度越高,试件的变形量越大。试件的变形量与冲头的有用触摸面积有关,试件与冲头触摸后直至决裂,试件在种子点挑选下的区域均发生了不同程度的变形。
使用新拓三维XTDIC三维数字散斑丈量体系对镍基合金(GH3044) 金属薄板进行动态的丈量剖析,对试件的全场位移与应变的改变规则进行了剖析,并得出以下定论:
(1) 依据数字图画相关法的三维散斑丈量体系可用于剖析金属薄板受力变形,可以实时、全场、精确地取得金属薄板在受力后的形变状况和数据;
(2) 温度对试件的影响较为明显,温度越高,试件的变形程度越大; 实验温度相差30℃,其总位移和主应变别离相差1.047 mm和1.002%;
(3) 在试件变形过程中,总位移以z方向位移化为主导; 大位移根本发生在与冲头触摸的区域,占3.35%,与冲头的触摸面根本相一致; 在主应变中,99%的应变量由y方向的应变供给,且x、y方向最大应变对应的点在试件上并不重合。
事例摘自:【韩红亮,新疆大学机械工程学院,国家自然科学基金区域科学基金项目,数字图画相关法在薄板变形丈量中的使用】
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