双目视觉DIC测量系统用于汽车超高强钢拉伸全场应变测量

　　在汽车轻量化浪潮中，1500MPa级超高强钢(UHSS)已成为车身安全核心材料，但力学测试面临严峻挑战：

　　▸ 应变片局部性盲区：颈缩区应变梯度超300%，传统点式测量失效

　　▸ 接触式干扰：引伸计打滑导致屈服强度检测偏差达15%

　　▸ 多维耦合不可测：双相钢各向异性行为、TRIP效应动态演化难以量化

　　新拓三维双目视觉DIC测量系统，作为一种非接触式光学测量手段，通过重建材料表面点在变形前后的三维空间坐标，获取形貌与变形信息。

　　利用双目视觉DIC测量系统，研究超高强双相钢的应变时效机制，有助于掌握材料特征，进一步提高其利用价值。

　　研究概述

　　研究人员通过超高强度双相钢的拉伸试验，采用新拓三维XTDIC非接触应变测量系统，研究超高强度双相钢拉伸过程的应变场分布。

　　DIC测试结果显示，由于标距段内几乎没有塑性变形，可以很好的解释采用GB/T 228.1-2021 规定P6试样检测的应力应变曲线所呈现的特殊形貌。

　　双相钢材料与测试设备

　　采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统、有限元分析软件等仪器和设备，研究几种双相钢在不同预应变量、烘烤时间和烘烤温度条件下的应变时效行为。

　　双目视觉DIC测量系统

　　新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，通过将试件变形前后的图像进行对比，通过计算获取变形信息，实现捕捉拉伸试样上的应变分布情况。

　　双目视觉DIC测量系统，可获得样品表面的位移与应变分布云图，分析样品表面不同点、线、区域等元素的应变信息;整个实验过程应变分布数据可追溯，对整个实验过程进行记录，在试验后可以随时追溯查看整个实验过程。

　　数字图像相关DIC技术研究验证部分

　　拉伸试样应变分布

　　采用DIC对比了DP4预应变和烘烤前、后采用 GB/T 228.1- 2021 规定P6拉伸试样测试过程的应变分布状况。

　　图(a)显示了 DP4 在预变形和烘烤前，拉伸试样的应变扩展到了整个平行段范围，即便是样品的缩颈发生在圆弧过渡的肩部位置，试样的平行段也呈现了均匀的变形分布。

　　图(b)显示了2%预应变和170℃烘烤后，拉伸过程的应变分布主要集中在圆弧过渡的肩部位置，断裂也发生在该处，而在平行段内几乎未检测到塑性变形。

　　采用DIC检测的DP4拉伸试样应变分布：(a)预变形和烘烤前的拉伸过程应变分布;(b)2%预应变和170℃烘烤后的拉伸过程应变分布。

　　为验证分析P6试样和擀面杖形试样的拉伸应变特征，采用FEA和DIC对比分析。

　　在 FEA模拟分析中，对经2%预应变和170℃烘烤20分钟后的拉伸试样，按照应变量和性能相关性做了不同的分布处理，在应变量高的位置获得了较高的屈服强度。

　　采用FEA和DIC对DP4 拉伸过程的应变分析结果：

　　(a)和(e)分别是 FEA 和 DIC对P6试样进行2%预应变拉伸分析;

　　(b)和(f)分别是 FEA 和 DIC 对 P6 试样的 2% 预应变和 170℃烘烤20分钟后的拉伸分析;

　　(c)和(g)分别是FEA和DIC对擀面杖形样进行 2%预应变拉伸分析;

　　(d)和(h)分别是FEA和DIC对擀面杖形样的2%预应变和170℃烘烤20分钟后的拉伸分析。

　　研究结论

　　采用新拓三维双目视觉DIC测量系统、有限元分析等手段，对双相钢的应变时效行为展开研究。从FEA和DIC的分析结果来看，两者的拉伸试样的应变分布结果几乎一致， 这有利于后续采用FEA分析试样的断裂行为，研究不同力学性能和试样断裂状态的相关性。

　　文章摘自：《肖彪 南昌大学物理与材料学院·材料科学与工程 汽车用超高强度双相钢应变时效行为研究》