一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统，包括：制备复合板拉伸试样；对所述复合板拉伸试样进行拉伸，并采集拉伸过程中的试验数据；选取拉伸过程中不同阶段的试验数据，利用数字图像技术对选取的所述试验数据进行对比，得出对比结果；对拉伸结束后的所述复合板拉伸试样进行观察分析，得出分析结果。本发明专利技术能够有效地描述其复杂的应变演化过程和断裂行为，揭示层状复合板拉伸断裂损伤演化及裂纹扩展的新规律。便于进一步优化层状复合板成形性能及更大效能地发挥层状复合板的潜力。板的潜力。板的潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统


[0001]本专利技术属于层状复合材料失效检测
，具体涉及一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统。

技术介绍

[0002]镁铝爆炸复合板是指通过爆炸焊接方法将镁、铝板材成功连接在一起。与其他焊接方式相比，爆炸焊接方法所产生的金属间结合面处的元素扩散较少，金属化合物扩散层较薄，不会产生空洞、疏松等缺陷，以至于拥有较高的结合强度。该复合材料兼具镁、铝合金优势性能，不仅可以降低重量和成本，而且在性能上更加优于单层金属，更具实用性。
[0003]此前的研究大多集中于爆炸工艺及退火温度对复合板拉伸性能的影响。为了最大化的发挥层状复合材料的优势及最大效能的应用，针对层状复合材料拉伸过程中局部应变演化、界面分层及断裂失效行为的研究鲜有报道。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的主要是提供一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统，便于进一步优化层状复合材料成形性能方面的工艺。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法，包括：
[0007]制备复合板拉伸试样；
[0008]对所述复合板拉伸试样进行拉伸，并采集拉伸过程中的试验数据；
[0009]选取拉伸过程中不同阶段的试验数据，利用数字图像技术对选取的所述试验数据进行对比，得出对比结果；
[0010]对拉伸结束后的所述复合板拉伸试样进行观察分析，得出分析结果。
[0011]优选地，所述复合板拉伸试样制备方法包括：
[0012]制备复合板，采用不同工艺对所述复合板进行热处理工艺处理；
[0013]在所述复合板的厚度方向表面喷漆，得到散斑试验点。
[0014]优选地，所述喷漆方法包括：先喷涂哑光白色漆，待所述哑光白色漆干后，再喷涂哑光黑色漆。
[0015]优选地，所述热处理工艺包括：150℃/2h、200℃/2h、250℃/2h、300℃/2h。
[0016]优选地，采用100kN万能试验机对所述复合板拉伸试样进行拉伸，拉伸速率为1mm/min。
[0017]优选地，采集拉伸过程中的所述试验数据的过程包括：
[0018]调整相机与所述试样之间的距离，保证镜头与所述试样表面水平，照射光源位置不会造成所述试样表面发生曝光现象，能后看到应变场边缘出现明显锯齿状花样；
[0019]采用三维运动和变形测量系统对拉伸过程中的图像进行采集，得到所述试验数据。
[0020]优选地，获得所述对比结果的方法包括：
[0021]利用所述试样表面拉伸前后变形的数字图像的灰度变化，建立所述试样表面的应变场；
[0022]基于所述试样不同的组成层，选取不同阶段的应变场图片；
[0023]基于不同的热处理工艺，对比拉伸过程中不同阶段的应变及断裂行为，得出对比结果。
[0024]优选地，对拉伸结束后的所述复合板拉伸试样进行观察分析包括：宏观相貌分析和微观相貌分析。
[0025]本专利技术还提供一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试系统，包括：采样系统、试验系统、对比系统和分析系统；
[0026]所述采样系统用于制备复合板拉伸试样；
[0027]所述试验系统用于对所述复合板拉伸试样进行拉伸，并采集拉伸过程中的试验数据；
[0028]所述对比系统用于选取拉伸过程中不同阶段的试验数据，利用数字图像技术对选取的所述试验数据进行对比，得出对比结果；
[0029]所述分析系统用于对拉伸结束后的所述复合板拉伸试样进行观察分析，得出分析结果。
[0030]本专利技术的有益效果为：
[0031]本专利技术提出一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统，通过对不同退火温度的试样的拉伸过程图像进行采集存储，并对拉伸过程的图像进行数字图像相关分析，该方法直接利用拉伸试样表面变形前后2幅数字图像的灰度变化来测量试件表面的位移和应变场。由于镁铝复合板是由不同组成层构成，基于数字图像相关分析方法可以观察到明显的不均匀局部应变集中、界面分层和颈缩变形等现象。通过对比不同试样拉伸过程中表现的变形及断裂行为，绘制了不同退火温度下的应力
‑
应变曲线以及数字图像相关分析方法(DIC)测量的拉伸应变分布图。随温度的不同，局部应变集中位置分布也不同，致使板材开裂失效行为也不尽相同。因此，本专利技术能够有效地描述其复杂的应变演化过程和断裂行为，揭示层状复合板拉伸断裂损伤演化及裂纹扩展的新规律。便于进一步优化层状复合板成形性能及更大效能地发挥层状复合板的潜力。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法流程示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例拉伸试样的模型图；
[0035]图3为本专利技术实施例复合板的单轴拉伸的应力
‑
应变曲线图；
[0036]图4为本专利技术实施例不同状态下通过DIC测量的拉伸应变分布图；
[0037]图5为本专利技术实施例拉伸试样断裂宏观形貌图；
[0038]图6为本专利技术实施例拉伸试样断裂微观形貌图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0041]实施例一
[0042]如图1所示，为本专利技术层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法流程示意图，包括以下步骤：
[0043]S1、制备复合板拉伸试样；
[0044]制备试样的方法具体包括：
[0045]本实施例中，以镁铝爆炸复合板为例；采用的镁铝爆炸复合板的总厚度为10mm，镁层为6mm，铝层4mm。根据国标GB/T228
‑
2010在镁铝爆炸复合板上通过线切割获取纵向拉伸试样；拉伸试样的平行段长取80mm，平行段宽取12.5mm，总长147.43mm，总宽20mm。拉伸试样的尺寸模型如图2所示。
[0046]在选取的上述拉伸试样的厚度方向表面进行喷涂，得到散斑试验点。喷涂方法包括：在选取的拉伸试样厚度方向表面先喷涂哑光白色漆，待哑光白色漆干后，再喷涂哑光黑色漆。采用哑光黑色漆可以获得对比度好、大小均匀，便于仪器追踪的散斑试验点。
[0047]对镁铝爆炸复合板采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法及系统，其特征在于，包括：制备复合板拉伸试样；对所述复合板拉伸试样进行拉伸，并采集拉伸过程中的试验数据；选取拉伸过程中不同阶段的试验数据，利用数字图像技术对选取的所述试验数据进行对比，得出对比结果；对拉伸结束后的所述复合板拉伸试样进行观察分析，得出分析结果。2.根据权利要求1所述层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法，其特征在于，所述复合板拉伸试样制备方法包括：制备复合板，采用不同工艺对所述复合板进行热处理工艺处理；在所述复合板的厚度方向表面喷漆，得到散斑试验点。3.根据权利要求2所述层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法，其特征在于，所述喷漆方法包括：先喷涂哑光白色漆，待所述哑光白色漆干后，再喷涂哑光黑色漆。4.根据权利要求2所述层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法，其特征在于，所述热处理工艺包括：150℃/2h、200℃/2h、250℃/2h、300℃/2h。5.根据权利要求1所述层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法，其特征在于，采用100kN万能试验机对所述复合板拉伸试样进行拉伸，拉伸速率为1mm/min。6.根据权利要求1所述层状复合材料的拉伸开裂失效测试方法，其特征在于，采集拉伸过程中的所述试验数据的过程包括：调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广辉，张健，马立峰，李娟，李华英，李佳才，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：