【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测定疲劳试验刚度退化方法，属于试验测试。
技术介绍
1、材料的疲劳刚度退化规律是评估材料疲劳性能的关键指标。这一规律通常通过疲劳试验获得，其中包括利用试验加载系统的系统刚度或材料的真实刚度来测量。系统刚度的测量基于加载系统的位移和载荷数据之间的关系，但此方法存在明显局限。对于配备试验工装的试验，系统位移数据可能无法准确反映材料的实际变形，从而使得得到的刚度退化规律无法真实展现材料的刚度退化特性。而采用材料真实刚度的测试方法则需要获取材料在疲劳试验过程中的应变数据。这些数据可以通过引伸计、应变片或dic技术来获得。引伸计虽能测量标距段间的平均应变，但在不均匀应变场的测试中使用受限。此外，在进行复合材料平板测试时，引伸计易于发生打滑现象，这进一步限制了其在复杂应变条件下的应用效果。应变片虽能提供精确数据，但其黏合剂的抗疲劳性不足，导致在长期疲劳测试中应变片易于提前失效。作为一种无接触测量手段，dic技术能够方便地获取试件的全场应变。然而，其在疲劳测试中直接应用时，对于dic设备的拍摄频率要求极高，需要远高于疲劳测试频率以准确获得刚度退化规律。此外，在疲劳测试中试件一直处于抖动状态对也会对使用dic技术的应变测量结果造成影响，而且直接使用dic技术测试依赖于大量照片来计算应变场，这在长期疲劳试验中会产生大量数据，给数据处理带来极大挑战。
2、因此，亟需提出基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为
2、本专利技术的技术方案：
3、基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，包括以下步骤：
4、步骤一：试件表面处理，在试件表面制作散斑；
5、步骤二：加载；
6、步骤2.1：对试件进行准静态加载，同时对静态加载过程中的试件表面图像进行采集；得到准静态加载的试件刚度；
7、步骤2.2：对试件进行疲劳加载；
8、步骤2.3：判断“是”或“否”，“是”则结束加载，“否”则进行步骤二。
9、优选的：步骤一包括以下步骤：
10、步骤1.1：喷底漆：在试件表面制作底漆，底漆为哑光白色，底漆厚度均匀；
11、步骤1.2：喷散斑：向试件表面喷洒哑光黑色漆，使哑光黑色漆能够散落在试件表面的底漆上，形成哑光黑色的散斑。
12、优选的：步骤二中，采用测定疲劳试验刚度退化规律的装置，测定疲劳试验刚度退化规律的装置包括试验加载系统、单片机和dic测量设备，验加载系统通过单片机与dic测量设备连接，试验加载系统用于对试件进行准静态加载、疲劳加载，dic测量设备用于接受来自试验加载系统的信号，并计算准静态加载过程的试件刚度值。
13、优选的：dic测量设备包括dic系统计算机和dic拍照相机，dic系统计算机与dic拍照相机电性连接，dic拍照相机用于采集信息，试验机采用拉力试验机，试验机的控制器与试验机计算机电性连接，在试验机计算机上对试验机的电平通道输出进行设置，使用一个高低电平的通道将试验机控制器和一个单片机相连，单片机与dic测量设备的dic系统计算机电性连接，dic系统计算机上布置python程序实时监测单片机对应通道的电平信号。
14、优选的：步骤2.1中，将试件的两端通过试验机的夹具夹紧，进行准静态加载；开始施加拉力时，单片机接受到来自试验机的高电平信号，触发dic拍照相机开始采集图片，准静态加载过程中对试件的拉力均匀增加，在增加到设定载荷f时，试验机的高电平信号转变为低电平信号，低电平信号关闭dic拍照相机停止采集图片；照片存储在dic系统计算机中，照片储存文件夹名称从0开始编号，下次再次触发dic拍照相机采集时照片储存文件夹名称编号+1；
15、准静态加载过程中采集图片时，python程序调用dic计算软件开始计算本次准静态加载期间试件有效区域的应变值，进而计算本次准静态加载得到的试件刚度。
16、优选的：步骤2.2中，使试验机对试件继续进行疲劳加载；将试件受到的拉力从设定载荷f增加到峰值载荷f，先将试件的拉力峰值载荷f下降到预设载荷，再增加到峰值载荷f，其中，峰值载荷f先下降到预设载荷再增加到峰值载荷f为单次疲劳过程，疲劳加载的过程中单次疲劳过程为n次。
17、优选的：步骤2.3中，在试件疲劳损坏(如出现裂纹)或达到预定的疲劳加载次数时输出“是”，输出“否”则从步骤2.1开始，重新判断。
18、优选的：步骤2.1中，计算单次准静态加载得到的试件刚度，该刚度做为第i*n次循环时的刚度，计算公式如下：
19、k＝σ/ε,σ＝f/(w·t)
20、其中，k是刚度，σ计算公式如下，ε是应变，f是试验机峰值载荷，w和t分别是试件宽度和厚度。
21、优选的：步骤2.2中，f＝0.5f，预设载荷为0～0.1f。
22、优选的：还包括步骤三：总结刚度退化规律：将步骤2.1中的试件刚度根据疲劳次数绘制xy坐标规律图，从而得到退化规律。
23、本专利技术具有以下有益效果：
24、本专利技术在疲劳刚度退化规律测定中将dic技术与准静态和疲劳交替加载的方式相结合，使疲劳刚度退化数据的获取更加方便高效，极大地减小了数据处理难度和工作量。提高了获取数据的有效性
25、本专利技术的准静态加载过程无抖动或抖动小，其有利于镜头捕捉试件表面状态，不仅减小了对dic拍照相机拍照频率的要求，还避免了额外变量的引入，仅需普通配置的dic相机就可以得到材料的真实刚度退化规律，达到降本增效的显著效果。
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1.基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤一包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤二中，采用测定疲劳试验刚度退化规律的装置，测定疲劳试验刚度退化规律的装置包括试验加载系统、单片机和DIC测量设备，验加载系统通过单片机与DIC测量设备连接，试验加载系统用于对试件进行准静态加载、疲劳加载，DIC测量设备用于接受来自试验加载系统的信号，并计算准静态加载过程的试件刚度值。
4.根据权利要求3所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：DIC测量设备包括DIC系统计算机和DIC拍照相机，DIC系统计算机与DIC拍照相机电性连接，DIC拍照相机用于采集信息，试验机采用拉力试验机，试验机的控制器与试验机计算机电性连接，在试验机计算机上对试验机的电平通道输出进行设置，使用一个高低电平的通道将试验机控制器和一个单片机相连，单片机与DIC测量设备的DIC
5.根据权利要求4所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤2.1中，将试件的两端通过试验机的夹具夹紧，进行准静态加载；开始施加拉力时，单片机接受到来自试验机的高电平信号，触发DIC拍照相机开始采集图片，准静态加载过程中对试件的拉力均匀增加，在增加到设定载荷f时，试验机的高电平信号转变为低电平信号，低电平信号关闭DIC拍照相机停止采集图片；照片存储在DIC系统计算机中，照片储存文件夹名称从0开始编号，下次再次触发DIC拍照相机采集时照片储存文件夹名称编号+1；
6.根据权利要求5所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤2.2中，使试验机对试件继续进行疲劳加载；将试件受到的拉力从设定载荷f增加到峰值载荷F，先将试件的拉力峰值载荷F下降到预设载荷，再增加到峰值载荷F，其中，峰值载荷F先下降到预设载荷再增加到峰值载荷F为单次疲劳过程，疲劳加载的过程中单次疲劳过程为n次。
7.根据权利要求6所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤2.3中，在试件疲劳损坏或达到预定的疲劳加载次数时输出“是”，输出“否”则从步骤2.1开始，重新判断。
8.根据权利要求5或7所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤2.1中，计算准静态加载得到的试件刚度，该刚度做为第i*n次循环时的刚度，计算公式如下：
9.根据权利要求5或6所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤2.2中，f＝0.5F，预设载荷为0～0.1F。
10.根据权利要求1所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：还包括步骤三：总结刚度退化规律：将步骤2.1中的试件刚度根据疲劳次数绘制XY坐标规律图，从而得到退化规律。
...【技术特征摘要】
1.基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤一包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤二中，采用测定疲劳试验刚度退化规律的装置，测定疲劳试验刚度退化规律的装置包括试验加载系统、单片机和dic测量设备，验加载系统通过单片机与dic测量设备连接，试验加载系统用于对试件进行准静态加载、疲劳加载，dic测量设备用于接受来自试验加载系统的信号，并计算准静态加载过程的试件刚度值。
4.根据权利要求3所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：dic测量设备包括dic系统计算机和dic拍照相机，dic系统计算机与dic拍照相机电性连接，dic拍照相机用于采集信息，试验机采用拉力试验机，试验机的控制器与试验机计算机电性连接，在试验机计算机上对试验机的电平通道输出进行设置，使用一个高低电平的通道将试验机控制器和一个单片机相连，单片机与dic测量设备的dic系统计算机电性连接，dic系统计算机上布置python程序实时监测单片机对应通道的电平信号。
5.根据权利要求4所述的基于数字图像相关技术的疲劳刚度退化规律测定方法，其特征在于：步骤2.1中，将试件的两端通过试验机的夹具夹紧，进行准静态加载；开始施加拉力时，单片机接受到来自试验机的高电平信号，触发dic拍照相机开始采集图片，准静态加载过程中对试...
【专利技术属性】
技术研发人员：周锦地，黄凯，果立成，韩晓剑，黄金钊，刘晓东，王忠宇，刘鸿森，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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