一、FLC板材成形极限测量系统用途FLC板材成形极限测量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。
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: 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); 断裂后曲线需要更改; 仿真中需要补偿两条曲线的差别,而且要给一定的余量; 一些材料需要比平时更小的网格。 XTFLC 杯突和板料成形试验系统的优点: 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; 高精度测量,高精度的材料数据,测试结果接近生产;. 快速得到结果、成本低廉的试验; 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 — 四、系统原理
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(XTDIC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 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 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) 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
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