本发明专利技术涉及一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法及装置，属于金属材料高温试验技术领域，解决了高温下大变形金属应变控制的拉或压试验难以实现，以及金属材料高温环境应力应变曲线与应变速率的关系难以准确获取的问题。一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，包括以下步骤：在试验件的测量区域喷涂黑色碳化粉末作为散斑计算点；将试验件装在拉伸机上且位于加热炉内；控制加热炉的加热温度达到目标温度值；调节摄像头的位置以拍摄试验件；设置试验参数并开始试验。本发明专利技术采用钨粉作为散斑对象，实现了高温下大变形金属拉/压试验过程中应变的实时控制和应力应变曲线与应变速率的关系的准确获取。变曲线与应变速率的关系的准确获取。变曲线与应变速率的关系的准确获取。
【技术实现步骤摘要】
一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法及装置
[0001]本专利技术涉及金属材料高温试验
，尤其涉及一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法及装置。
技术介绍
[0002]当前基于高温环境的金属材料成形已经成为一种常规的制造手段，如热冲压、挤压和锻造等。高温下的金属材料具有明显不同于常温的力学性能且不同成形手段和成形状态下的金属展现出不同的应力状态，成形材料在拉/压应力状态下发生塑性变形。材料在制备中产生的缺陷需要通过掌握其高温下的应力应变关系来进行预测。
[0003]在高温环境中进行单向拉伸或压缩试验是检测金属材料力学性能研究的有效手段，尤其是金属材料在高温下的力学性能受应变速率影响很大，是当前材料研制阶段重点考虑的要素。传统的应变控制方法采用位移或引申计控制存在一定的局限和偏差，无论是高温应变片还是引申计都难以适应300℃以上的试验，且量程有限，无法适应大应变量的材料。另外，传统的光测方法，一般都要求激光作为光源，光路复杂，测量结果易受外界振动的影响，且高温下的光波带宽与激光发出的光波带宽相互重叠，很难通过滤光对二者进行剥离，限制了传统光学测量方法的应用。
技术实现思路
[0004]鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法及装置，以解决高温下大变形金属应变控制的拉或压试验难以实现，以及金属材料高温环境应力应变曲线与应变速率的关系难以准确获取的问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：在试验件的测量区域均匀喷涂一层钨粉作为散斑计算点；
[0008]步骤2：将试验件装在拉伸机上且位于加热炉内；
[0009]步骤3：控制加热炉的加热温度达到目标温度值；
[0010]步骤4：调节摄像头的位置以拍摄试验件；
[0011]步骤5：设置试验参数并开始试验。
[0012]进一步地，步骤5中，拉伸试验时，拉伸机的直线驱动机构驱动拉伸机的移动横梁向上移动；压缩试验时，直线驱动机构驱动移动横梁向下移动；试验件在拉力或压力的作用下发生变形，压力传感器记录试验力值。
[0013]进一步地，步骤5中，摄像头拍摄试验过程中的散斑图像并传输至计算机，计算机对散斑进行计算求解试验件的应变随时间的变化规律。
[0014]进一步地，设定的试验参数包括应变速率；计算机将计算得到的应变随时间的变化规律与应变速率进行比较，控制直线驱动机构，以控制移动横梁的移动速度。
[0015]进一步地，还包括步骤6，拉伸机持续对试验件施加拉力或压力，直至试验件破坏，
试验结束，进行试验数据整理；
[0016]具体包括以下步骤：
[0017]步骤6.1：关闭加热炉；
[0018]步骤6.2：计算目标温度值下试验件的应力与应变的关系；
[0019]步骤6.3：控制直线驱动机构回程并关闭电源。
[0020]进一步地，步骤6.2中，根据压力传感器采集的力值和试验件的尺寸计算得出试验件上应力随时间的变化规律；根据步骤2中的应变随时间的变化规律，推导出在目标温度值下试验件的应力与应变的关系。
[0021]一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验装置，包括拉伸机、加热炉、摄像头和计算机；
[0022]加热炉和摄像头设置在拉伸机上，加热炉能够加热试验件，拉伸机能够对试验件施加拉力或压力，摄像头能够拍摄试验过程中试验件的变形，计算机能够根据摄像头拍摄的信息计算出试验件的应变。
[0023]进一步地，所述拉伸机包括工作台、导轨立柱和移动横梁；所述工作台和移动横梁通过导轨立柱连接。
[0024]进一步地，所述移动横梁下方设有压力传感器，所述压力传感器能够测量所述拉伸机对试验件施加的载荷大小。
[0025]进一步地，所述拉伸机还包括直线驱动机构，所述移动横梁能够在所述直线驱动机构的驱动下沿导轨立柱上下移动。
[0026]进一步地，所述拉伸机还包括转接杆，所述转接杆包括上转接杆和下转接杆，上转接杆安装在移动横梁上，下转接杆安装在工作台上，上转接杆和下转接杆同心设置，转接杆12能够固定试验件。
[0027]进一步地，所述加热炉为方形，加热炉包括左炉膛、右炉膛和后端框架，加热炉内设有加热碳棒。
[0028]进一步地，所述加热炉包括窗口，所述窗口为石英玻璃窗口。
[0029]进一步地，所述加热炉中间从上至下开有通孔，所述转接杆能够从所述通孔穿入加热炉。
[0030]进一步地，所述加热炉的左炉膛和右炉膛采用对开式设计，左炉膛和右炉膛与加热炉的后端框架铰接，使得左炉膛和右炉膛能够围绕后端框架的侧边旋转。
[0031]进一步地，所述拉伸机还包括第二支架。第二支架一端与导轨立柱连接，另一端与加热炉连接。
[0032]进一步地，所述拉伸机上还设有第一支架，第一支架一端与导轨立柱连接，另一端与摄像头支架杆连接。
[0033]本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0034](1)本专利技术的试验方法采用摄像头拍摄试验件上的散斑来测量试验件的应变，能够实现高温下金属材料的力学性能试验。
[0035](2)本专利技术的试验装置采用方形炉，与圆形加热炉相比，方便设置观察窗口，便于摄像单元的拍摄，从而能够利用散斑来计算试验件的应变，能够适应高温(300℃)情况下的试验；且采用均匀内置碳棒的方形加热炉确保炉膛内温度准确均匀。
[0036](3)本专利技术的试验方法采用钨粉作为散斑对象，具有工作温度高、持续时间长的优势；实现了高温下大变形金属拉/压试验过程中应变的实时控制和应力应变曲线与应变速率的关系的准确获取。
[0037](4)本专利技术采用的带T型槽连接杆结构可适用于高温拉伸和压缩试验，装夹夹头和试验件过程操作方便，试验件装夹可在常温下进行；专用夹头可用于不同规格的板、棒材试验件，便于试验件的灵活设计。
[0038](5)本专利技术的加热炉和摄像单元通过支架结构与拉伸机连接，使加热炉和摄像单元的相对位置即自主可调，又保证紧固后的多次试验相对位置一定，实验数据具有稳定性。
[0039]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0040]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0041]图1为本专利技术实施例的试验方法流程示意图；
[0042]图2为本专利技术实施例的试验装置的结构示意图；
[0043]图3为本专利技术实施例的试验装置另一个方向的示意图；
[0044本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在试验件(1)的测量区域均匀喷涂一层黑色碳化粉末作为散斑计算点；步骤2：将试验件(1)装在拉伸机(14)上且位于加热炉(13)内；步骤3：控制加热炉(13)的加热温度达到目标温度值；步骤4：调节摄像头(11)的位置以拍摄试验件(1)；步骤5：设置试验参数并开始试验。2.根据权利要求1所述的基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，其特征在于，步骤5中，拉伸试验时，拉伸机(14)的直线驱动机构驱动拉伸机(14)的移动横梁(19)向上移动；压缩试验时，直线驱动机构驱动移动横梁(19)向下移动；试验件(1)在拉力或压力的作用下发生变形，拉伸机(14)上的压力传感器记录试验力值。3.根据权利要求2所述的基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，其特征在于，步骤5中，摄像头(11)拍摄试验过程中的散斑图像并传输至计算机，计算机对散斑进行计算求解试验件(1)的应变随时间的变化规律。4.根据权利要求3所述的基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，其特征在于，步骤5中，设定的试验参数包括应变速率；计算机将计算得到的应变随时间的变化规律与应变速率进行比较，控制直线驱动机构，以控制移动横梁(19)的移动速度。5.根据权利要求4所述的基于DIC技术的金属材料高温力学性能试验方法，其特征在于，还包括步骤6，拉伸机(14)持续对试验件(1)施加拉力或压力，直至试验件(1)破坏，试验结束，进行试验数据整理；具体包括以下步骤：步骤6.1：关闭加热炉(13)；步骤6.2：计算目标温度值下试验件的应力与应变的关系；步骤6...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，肖瑞，李保永，周蕾蕾，丁科迪，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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