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产品 Products

一、通用变形检测产品:
 XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统
 XJTUSD三维光学静态变形测量分析系统
 XJTUDA三维光学动态变形与运动测量
 XJTURT 三维实时跟踪测量分析系统
二、板料成形检测产品:
 XJTUSM板料成形网格应变测量分析系统
 XJTUFLC杯突和板料成形极限检测系统

三、科学研究变形检测产品:

 XJTUDVC 体积内三维全场应变测量系统
 XJTUMicro显微数字图形相关法全场应变测量分析系统
 XJTUCAL 多相机多幅面的相机柔性自标定系统

四、轮廓与坐标检测产品:

 XJTUOM三维光学面扫描系统
 XJTUDP三维光学摄影测量系统
 XJTUSO小型三维光学面扫描系统
 XJTUOM INSPECTOR 点云处理与比对检测系统
 XJTUOM点云预处理软件
 

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西安新拓三维光测科技有限公司
苏州西博三维科技有限公司
西安交通大学
快速制造国家工程中心
苏州研究院
XJTUOM视频空间
天汽模

 

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XJTUFLC 杯突和板料成形试验系统(板料成形极限曲线测定)


一、系统用途
本系统自动采集杯突试验时板料变形的序列视频图像,基于数字图像相关法技术,自动计算板料成形的三维全场应变,从而生成成形极限曲线FLC。

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板料成形极限FLC试验
 
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XJTUDIC系统
 
FLC测量的系统原理
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板料成形极限FLC快速测定(3D-DIC)


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 30吨以上的杯突试验机(冲头直径大于100mm)

XJTUDIC的测量头

 采用XJTUDIC数字图像相关法测量三维全场应变

 试验机控制系统

 

二、系统特点
板料成形极限曲线FLC是板料成形的重要指标数据,传统试验方法获取FLC极其及其麻烦,如在板料腐蚀网格,成形后多采用工具显微镜进行测量。
传统方法的缺点:
 1)应定位各种应变发生的曲线,但是这将花费大量的时间(每个宽度都要做大量的试验);
 2)断裂后曲线需要更改;
 3)仿真中需要补偿两条曲线的差别,而且要给一定的余量;
 4)一些材料需要比平时更小的网格。
XJTUFLC 杯突和板料成形试验系统的优点:
 1)每个试验可以获得更多的数据,一组试验可以得到大量的数据, 例如:断裂极限曲线、各种应变的极限曲线、板材外部和中间的结果;
 2)高精度测量,高精度的材料数据,测试结果接近生产;.
 3)快速得到结果、成本低廉的试验;
 4)无需进行断裂试样结果评估补偿。

三、依据标准

 ISO-FDIS 12004-2-2008.  Metallic materials — Sheet and strip —Determination of forming-limit curves —
       Part 1: Measurement and application of forming-limit diagrams in the press shop
       Part 2: Determination of forming-limit curves in the laboratory

 GBT 24171.1-2009 金属材料 薄板和薄带 成形极限曲线的测定
       第1部分:冲压车间成形极限图的测量及应用
       第2部分:实验室成形极限曲线的测定

GBT 15825.1-2008 金属薄板成形性能与试验方法 
      第1部分:成形性能和指标
      第2部分:通用试验规程
      第3部分:拉深与拉深载荷试验
      第4部分:扩孔试验
      第5部分:弯曲试验
      第6部分:锥杯试验
      第6部分:锥杯试验 
      第7部分:凸耳试验
      第8部分:成形极限图(FLD)测定指南


四、系统原理

 

 

图 1  板料成形极限FLC测定 杯突试验和测量原理

图 2   FLC试验时板料表面只需喷涂散乱图案(数字图像相关法DIC)

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 图 3 三维全场应变计算结果显示

 图 4  自动生成的成形极限曲线FLC


图 5   最少5种不同结构的试件,从窄条状到圆形


ISO-FDIS 12004-2-2008和GBT 24171.1-2009 对用于FLC 实验的试件要求:
1. 平面金属试件
2. 厚度范围:04~4mm
3. 最少5种不同结构的试件,从窄条状到圆形 
4. 每种结构的试件至少3个
5. 拍摄速度不小于10帧/s
6. 变形速率:1.0~2.0mm/s
7. 破裂位置发生试件正中间

五、FLC计算基本流程
1. 对全部的试件进行散斑三维全场变形、应变计算
2. 对于每个试件,找出破裂前的一个状态
3. 在破裂前的状态上,建立3~5条间距2mm左右的平行截线,对于次应变>=0的情况,要求截线尽量垂直于裂纹方向(偏差在25°以内),对于次应变<0的情况,要求截线尽量平行于试件边缘(主应变方向),截线长度尽量长,但不能到试件边缘。
 


图 6  平行截线


4. 输出截线数据
5. FLC模块读入多个试件的多组截线数据
6. 每一组截线数据,都包含主应变、次应变两组数据,对每组数据分别进行二次曲线拟合,得到二次曲线的极值(对于主应变是最大值,次应变是最小值),这两个机制分别作为一个点的X,Y坐标,形成FLC图上的一个点。
7. 多组截线得到多个点,拟合这些点就可以得到FLC曲线
8. 输出FLC曲线数据


图 7  FLC 显示


图 8 自动生成的成形极限曲线FLC>



六、系统组成
1)三维全场应变分析系统(XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统)
2)杯突和板料成形试验机:进口板料成形试验机价格在60万美元以上,价格昂贵;西安交通大学自研的板料成形试验机,性价比高,功能强大,更适用于国内用户使用。


  
图 9 各种进口的杯突和板料成形试验机

图片  图片图片

  
图 10 自研的30吨板料成形和杯凸试验机(30吨以上的杯突试验机,冲头直径大于100mm)

 自研的30吨板料成形和杯凸试验机与常用的6吨杯凸试验机的区别

     自研的“30吨板料成形和杯凸试验机”与目前市场上常用的6吨杯凸试验机区别很大:
     一是冲头直径从20mm增加为100mm,可以进行FLC检测。传统的6吨杯凸试验机无法进行FLC检测;
     二是冲压力从6吨增加为30吨。传统的6吨杯凸试验机冲头直径只有20mm,需要的冲压力较小(6吨左右);而板料成形试验机采用直径100mm冲头,需要30吨以上的冲压力。
     三是执行的标准不同。传统的6吨杯凸试验机采用GB4156-2007、 GB15825.3标准,而新的30吨板料成形试验机在执行GB4156-2007、GB15825.3标准的基础上,重点支持2009最新的GB/T24171.1、GB/T 24171.2标准(国家标准为ISO-FDIS 12004-2-2008)

自研的30吨板料成形和杯凸试验机的性能指标
板料成形和杯突试验机主要用于金属薄板的工艺性试验。本产品主机采用液压夹紧、伺服冲压,冲压速度可预先设定,杯突夹具装卸试样方便,试样送入后,按自动按钮即可完成夹紧、冲压,试样出现裂纹自动停车,并且易于观察裂纹,并有峰值记忆功能,即最大冲压力、变形高度自动记忆。变形深度、冲压力采用LCD显示屏显示,按键操作,可预先设定变形深度。用于杯突试验、FLD试验、FLC试验。
杯突试验机采用伺服电机带动减速机,夹紧时通过同步传动组件,带动伺服冲压系统同步向上,然后夹紧系统发讯,冲压系统自动冲压,测量系统同步自动测量板材变性值,当试样出现裂纹时,测量系统自动显示杯突值。杯突夹具为敞开式结构,便于观察板材是否出现裂纹。杯突夹具压模结构采用球窝自动调心结构,以保证试样夹紧时试样夹紧力受力均匀。


产品执行标准:GB4156-2007、GB/T24171.1、GB/T 24171.2、 GB15825.3标准。
 主要技术指标
1) 可试板材厚度:金属板0.2~4 mm
2) 板材最大宽度:180 mm
3) 杯突示值误差:±0.01 mm
4) 杯突测量分辨力:0.001 mm
5) 冲压力:300 kN
6) 冲压力有效测量范围:6kN~300kN
7) 冲压力示值误差:±1%
8) 冲头行程:120 mm
9) 冲压速度:0.01~130mm/min
10) 最大夹紧力:300kN
11) 夹紧力相对误差:±2%
12) 夹紧活塞行程:38mm

  GBT 24171.1-2009 金属材料 薄板和薄带 成形极限曲线的测定
       第1部分:冲压车间成形极限图的测量及应用
       第2部分:实验室成形极限曲线的测定




 

 
Web www.xjtudic.com
 

西安交通大学 机械工程学院 模具与先进成形技术研究所 信息机电研究所
电子邮件: xjtops@163.com  网站: www.xjtudic.com  www.xjtops.com  www.3dthink.cn

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