CN109870354A - 金属圆棒试样单轴拉伸断后伸长率自动测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属圆棒试样单轴拉伸断后伸长率的自动测量方法,属于金属材料力学性能测试技术领域,该方法在已知材料弹性模量和泊松比前提下,只需要测量和记录圆棒试样拉伸断裂时刻的标距伸长量和载荷值,同时采用光学方法采集断后圆棒试样外轮廓曲线,通过弹性变形分析计算获得圆棒试样单轴拉伸断后伸长率。该方法准确扣除弹性部分,且无需识别标距范围内断裂位置自动实施移位法,从而精确获得断后伸长率。与现有手动测量技术相比,省去划线和固定断后试样等繁琐测量环节,且提高了测量精度,对于金属材料力学性能测试具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料力学性能测试,具体涉及金属圆棒试样单轴拉伸断后伸长率自动测量方法。
背景技术
在金属材料力学性能中,断后伸长率是反映金属材料塑性的一个重要指标,其数值越大,表示金属材料的塑性越好。断后伸长率的测量主要有手工和自动测量两种方式。GB/T228.1-2010规定了断后伸长率的测定方法,其手工测量方法是:将拉伸试样断口部分仔细地配接在一起,使轴线处于同一直线上,并确保试样断裂部分适当接触后测量试样的断后标距lu,将断后标距lu和原始标距长度l0代入下式计算得到断后伸长率A,
A=(lu-l0)/l0×100%
对于手工测量,原始标距的标记及断后标距的测量尤为重要。通常情况下采用人工刻划标记的方法,此方法工作效率低,且在人员操作过程中存在不同程度的误差,直接影响断后伸长率的测定结果。测量断后标距时需将拉伸试样断口对接,由于断口会出现掉渣、掉块等现象,因此要将断口准确对接是非常困难的。即使遵循美标ASTME8-16a给定对接时的压紧力要求,测量误差还是难以避免。若断裂位置不在试样标距中间位置,还要使用移位法测定,操作更为麻烦。
自动测量采用引伸计标距等于试样的原始标距,引伸计自动测定试样在断裂点的总伸长,扣除弹性部分而得出断后伸长Δl,即(lu-l0),进而求得断后伸长率A。自动测量方法简单可行,但是引伸计不能自动识别出试样的断裂位置。而在实际试验过程中,试样断裂位置绝大多数不在引伸计标距le的中间位置,这种情况下自动测量无法像手工测量时采用移位法进行修正,所测量出来的伸长量Δl就会小于手工测量。同时,由于断裂时试样颈缩严重,在扣除弹性部分时如果还按照均匀变形来计算弹性变形,扣除的弹性部分是不准确的。鉴于以上两个原因,目前自动测量断后伸长率尽管简单可行,但是具有较大的误差,实际应用中还是以手工测量居多。
发明内容
针对目前圆棒试样单轴拉伸断后伸长率自动测量方法以上两个问题,本发明的目的是建立一种圆棒试样单轴拉伸断后伸长率自动测量方法,能够准确扣除弹性部分,并且无需识别标距范围内断裂位置自动实施移位法,从而获得断后伸长率的精确值。本发明在已知材料弹性模量和泊松比前提下,只需要测量和记录圆棒试样拉伸断裂时刻的标距伸长量和载荷值,同时采用光学方法采集断后圆棒试样外轮廓曲线,通过弹性变形分析计算获得圆棒试样单轴拉伸断后伸长率。
本发明所采用的技术方案具体步骤如下:
(1)进行金属圆棒试样单轴拉伸试验,原始标距长度为l0,原始标距半径为a0,测量并记录开始拉伸断裂时刻载荷FN和标距伸长量dlN,并用光学方法采集断后较长的一半试棒沿轴线方向的外轮廓信息,通过图像处理获得外轮廓曲线的各点坐标Gk(xk,yk),其中k=0~M,0和M分别对应试样颈缩断裂点和平行长度范围内接近圆弧过渡部分的某点,断裂点的确定是以yk值最小为准,以对应颈缩断裂点的轴线坐标为坐标原点,即x0=0;
(2)对断后试样外轮廓曲线坐标进行弹性修正,已知金属材料弹性模量E和泊松比λ,则修正后各点坐标表示为
其中保留所有的点(数量为T+1),并将修正为(l0+dlN)/2,则对应断裂时刻标距点的坐标可表示为
(3)基于公式(1)和(2),通过解方程组求得包含弹性部分的各点和值。对应扣除弹性部分的xT值可通过下式计算
鉴于移位法基于试样伸长量以断裂位置为中心的对称性分布,试样圆棒试样单轴拉伸断后标距长度lu=2·xT,最后根据下式计算获取金属圆棒试样断后伸长率。
A=(lu-l0)/l0×100% (4)
本发明的有益效果:
1)采用本发明的方案,只需要测量和记录圆棒试样断裂时刻标距伸长量和载荷值,并提取断后试棒外轮廓曲线,就可自动计算断后伸长率,并扣除试样不均匀变形的弹性部分,且无需判断断裂位置就达到移位法相同的效果。与现有手动测量技术相比,省去划线和固定断后试样等繁琐测量环节,节省了测量时间和测量成本;
2)本发明由于采用引伸计和光学测量的数据,避免过多人工测量误差,计算精度高,且计算过程易于实现程序化,具有操作性。
附图说明
图1为单轴拉伸断后照片和外轮廓曲线坐标信息。
图2为圆棒试样断后伸长率计算模型。
具体实施方式
下面结合具体示例及附图对本发明作进一步说明。
(1)进行低碳钢圆棒试样单轴拉伸试验,原始标距长度为l0=50mm,原始标距半径为a0=5mm,测量并记录开始拉伸断裂时刻载荷FN=25320N和标距伸长量dlN=6.125mm,并用光学方法采集断后较长的一半试棒沿轴线方向上的外轮廓信息,如图1所示,通过图像处理获得外轮廓曲线的各点坐标Gk(xk,yk),其中k=0~M,0和M分别对应试样颈缩断裂点和平行长度范围内接近圆弧过渡部分的某点,断裂点的确定是以yk值最小为准,以对应颈缩断裂点的轴线坐标为坐标原点,即x0=0;
(2)如图2所示,对断后弹性卸载的试样外轮廓曲线坐标进行弹性修正,已知金属材料弹性模量E和泊松比λ,则修正后各点坐标表示为
其中保留所有的点(数量为T+1),并将修正为(l0+dlN)/2,则对应断裂时刻标距点的坐标可表示为
(3)基于公式(1)和(2),通过解方程组求得包含弹性部分的各点和值。对应扣除弹性部分的xT值可通过下式计算
经计算,xT=29.253mm。鉴于移位法基于试样伸长量以断裂位置为中心的对称性分布,圆棒试样单轴拉伸断后标距长度lu=2·xT=58.506mm≈58.5mm,最后根据下式
A=(lu-l0)/l0×100% (4)
计算获取金属圆棒试样断后伸长率A=17.0%。
Claims (1)
1.金属圆棒试样单轴拉伸试验断后伸长率的自动测量方法,其特征在于,该测量方法的具体步骤如下:
(1)进行金属圆棒试样单轴拉伸试验,原始标距长度为l0,原始标距半径为a0,测量并记录开始拉伸断裂时刻载荷FN和标距伸长量dlN,并用光学方法采集断后较长的一半试棒沿轴线方向的外轮廓信息,通过图像处理获得外轮廓曲线的各点坐标Gk(xk,yk),其中k=0~M,0和M分别对应试样颈缩断裂点和平行长度范围内接近圆弧过渡部分的某点,断裂点的确定是以yk值最小为准,以对应颈缩断裂点的轴线坐标为坐标原点,即x0=0;
(2)对断后试样外轮廓曲线坐标进行弹性修正,已知金属材料弹性模量E和泊松比λ,则修正后各点坐标表示为
其中保留所有的点(数量为T+1),并将修正为(l0+dlN)/2,则对应断裂时刻标距点的坐标可表示为
基于公式(1)和(2),通过解方程组求得包含弹性部分的各点和值;
对应扣除弹性部分的xT值可通过下式计算
鉴于移位法基于试样伸长量以断裂位置为中心的对称性分布,试样圆棒试样单轴拉伸断后标距长度lu=2·xT;
最后根据下式计算获取金属圆棒试样断后伸长率:
A=(lu-l0)/l0×100%。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111157338A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-15 | 吉林大学 | 一种金属哑铃型试样大应变范围压缩硬化曲线的测量方法 |
CN113310437A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-27 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种自动测量线材断面收缩率的方法及装置 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004257925A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
US7360442B2 (en) * | 2005-12-29 | 2008-04-22 | Accellent, Inc. | Method for measuring and calculating tensile elongation of ductile metals |
CN201122144Y (zh) * | 2007-06-01 | 2008-09-24 | 北京有色金属研究总院 | 对拉、对压双向同步式加载试验台 |
CN103471910A (zh) * | 2013-08-26 | 2013-12-25 | 东华大学 | 一种基于随机点跟踪的金属材料断裂伸长率智能测试方法 |
CN103792143A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-05-14 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种单轴拉伸全程真应力应变曲线的快速获取方法 |
CN104344995A (zh) * | 2013-07-31 | 2015-02-11 | 中国科学院金属研究所 | 电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法 |
CN105171237A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 桂林电子科技大学 | 一种水下激光加工***的液膜控制装置及使用方法 |
CN106153441A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-23 | 西安交通大学 | 基于可控温电化学充氢环境下的材料断裂韧性测试***及方法 |
JP6048059B2 (ja) * | 2012-10-17 | 2016-12-21 | 新日鐵住金株式会社 | 成形温度評価方法及び成形温度評価システム |
CN107250758A (zh) * | 2015-02-26 | 2017-10-13 | 新日铁住金株式会社 | 断裂预测方法、断裂预测装置、程序、记录介质以及断裂判别基准计算方法 |
CN107505197A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-22 | 厦门大学 | 一种基于双目视觉的微丝拉伸装置及微丝拉伸方法 |
CN108982223A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-11 | 吉林大学 | 金属圆棒试样单轴拉伸试验大应变范围应力应变的测量方法 |
CN109060535A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-21 | 芜湖富春染织股份有限公司 | 一种纱线单纱断裂强力和伸长率的检测方法 |
-
2019
- 2019-01-21 CN CN201910052963.9A patent/CN109870354B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004257925A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
US7360442B2 (en) * | 2005-12-29 | 2008-04-22 | Accellent, Inc. | Method for measuring and calculating tensile elongation of ductile metals |
CN201122144Y (zh) * | 2007-06-01 | 2008-09-24 | 北京有色金属研究总院 | 对拉、对压双向同步式加载试验台 |
JP6048059B2 (ja) * | 2012-10-17 | 2016-12-21 | 新日鐵住金株式会社 | 成形温度評価方法及び成形温度評価システム |
CN104344995A (zh) * | 2013-07-31 | 2015-02-11 | 中国科学院金属研究所 | 电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法 |
CN103471910A (zh) * | 2013-08-26 | 2013-12-25 | 东华大学 | 一种基于随机点跟踪的金属材料断裂伸长率智能测试方法 |
CN103471910B (zh) * | 2013-08-26 | 2015-11-18 | 东华大学 | 一种基于随机点跟踪的金属材料断裂伸长率智能测试方法 |
CN103792143A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-05-14 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种单轴拉伸全程真应力应变曲线的快速获取方法 |
CN107250758A (zh) * | 2015-02-26 | 2017-10-13 | 新日铁住金株式会社 | 断裂预测方法、断裂预测装置、程序、记录介质以及断裂判别基准计算方法 |
CN105171237A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 桂林电子科技大学 | 一种水下激光加工***的液膜控制装置及使用方法 |
CN106153441A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-23 | 西安交通大学 | 基于可控温电化学充氢环境下的材料断裂韧性测试***及方法 |
CN107505197A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-22 | 厦门大学 | 一种基于双目视觉的微丝拉伸装置及微丝拉伸方法 |
CN109060535A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-21 | 芜湖富春染织股份有限公司 | 一种纱线单纱断裂强力和伸长率的检测方法 |
CN108982223A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-11 | 吉林大学 | 金属圆棒试样单轴拉伸试验大应变范围应力应变的测量方法 |
Non-Patent Citations (8)
Title |
---|
GRYTTEN, F 等: "Use of digital image correlation to measure large-strain tensile properties of ductile thermoplastics", 《POLYMER TESTING》 * |
MIRONE, G 等: "Experimental issues and interpretation of the necking phenomena in the dynamic characterization via Hopkinson bar", 《EPJ WEB OF CONFERENCES》 * |
于思淼 等: "聚合物PA66直至断裂的全程单轴本构关系研究", 《航空材料学报》 * |
沈洪源: "微构件力学性能片外拉伸测试实验装置研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 * |
牛晓玲: "金属拉伸不均匀塑性变形行为的定量分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技1辑》 * |
金春凤: "型材拉弯成形及回弹分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》 * |
陈俊甫 等: "金属棒试样拉伸和扭转试验应变范围和力学特性对比", 《吉林大学学报(工学版)》 * |
马志超: "块体材料原位拉伸—疲劳测试理论与试验研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111157338A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-15 | 吉林大学 | 一种金属哑铃型试样大应变范围压缩硬化曲线的测量方法 |
CN111157338B (zh) * | 2020-01-08 | 2021-09-17 | 吉林大学 | 一种金属哑铃型试样大应变范围压缩硬化曲线的测量方法 |
CN113310437A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-27 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种自动测量线材断面收缩率的方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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