西安交通大学信息机电研究所西安交通大学模具与先进成形技术研究所技术研究特色西安交通大学工业三维摄影测量技术发展路线三维全场变形技术概述面向复杂机械和新型材料运行工况下或现场使用单位简介研究生招生XTDICXTDVCXTRTXTMicroXTDIC 3D控制箱数字散斑全场应变XTDP三维光学测量坐标变换XTDCAL工业近景摄影测量XTSD静态变形XTDA大型飞机风洞大视场高速运动物体动态变形和运动轨迹XTSOXTOMXTOM INSPECTOR三维扫描仪XTFLC板料热成形三维全场应变检测试验机XTSM板料和管材胀形成形试验的三维全场变形检测系统板料成形膜结构双轴双向拉伸试验机双轴四缸电液伺服静态、动态、疲劳试验机双向对称微拉伸试验机(用于光学和电子显微镜)TOMS-汽车模具三维光学快速检测系统专用系统核心技术:复杂工况三维全场动态变形检测技术关键技术产品应用领域系列产品概述三维全尺寸快速检测解决方案:大型复杂工件产品的反求和快速质量检测其他光学体式显微镜测量板料液压胀形试验的三维全场变形检测数据动画演示泡沫铝物体内部变形测量实验板料成形极限FLC快速测定(3D-DIC)飞机风洞模型三维全场应变检测(数字图像相关法)一种基于DIC技术识别焊缝材料参数的新方法高温三维全场应变测量(3000摄氏度以内)高速拉伸变形技术发展路线高速冲击振动模态分析实验---数字散斑应用圆棒试件疲劳实验汽车车桥的静态变形和数字散斑三维全场应变实验木材压缩和弯曲性能试验----全场应变分析型号和配置------XTDIC数字散斑应变测量分析一般测量步骤 XTDIC数字散斑系统计算步骤-----XTDIC数字散斑系统显示和编辑计算结果----XTDIC散斑系统输出功能------XTDIC数字散斑系统大幅面三维全场应变测量视频----XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统沙土全场变形实验-相似材料钛合金试件压缩变形三维数字散斑试验拉伸试验三维全场应变测量总体功能--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统主要功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统变形分析功能--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析分析曲线功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量报表功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统截线分析---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统等势线分析--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析XTDIC数字散斑系统与电子引申计比对试验XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统三维全场应变测量分析重型卡车车架和车门全方位静态变形和全场应变检测发动机活塞缸体受力三维静态变形实验相似材料模型变形实验-标志点变形和全场变形两种方法复合材料节点试验---基于XTSD的三维静态变形测量大型结构件大变形三维摄影测量相似材料模型实验-光学三维变形测量变形分析应用大尺寸大变形静态测量某汽车覆盖件冲压全场应变检测步骤和流程汽车覆盖件(长到6米)板料冲压全场应变三维检测板料成形极限FLC试验板料剪切实验装置大型汽车模具制件的实际板料成形三维全场应变检测数字图像相关法(散斑应变)在板料力学性能测试中的应用板料成形网格应变测量实验快速使用说明---XTSM板料成形应变测量分析系统评估模式说明-----XTSM板料成形分析计算模式-XTSM板料成形网格应变分析系统三维点云处理---XTSM板料成形网格应变分析系统网格模式---XTSM板料成形网格应变分析系统XTSM板料成形应变测量分析系统板料成形网格变形分析楼房振动变形实验飞机风洞模型静态变形测量飞机结构件运动特性的动态视觉测量系统动态变形和运动轨迹汽车模具快速质量检测和比对分析路面构造三维扫描及三维坐标获取TOMS汽车模具摄影测量系统实现汽车模具实型数字化检测汽车模具三维光学系统应用于汽车覆盖件回弹的计算三维检测应用比对分析和质量检测焊接过程高温三维全场应变实时检测焊接失稳变形光学非接触三维检测的研究三维全场变形应变系统在焊接学科的研究和应用焊接过程三维全场应变检测实验采用XTSD静态变形系统的焊接过程三维变形检测实验采用XTOM面扫描系统进行焊接变形实验焊接变形试验--光学三维动态变形测量大尺寸无缝焊接管道三维测量和变形分析焊接变形和应变分析船用螺旋桨叶片检测大型飞机三维光学快速测量建模关键技术研究大型水轮机叶片、汽轮机叶片、船舶螺旋桨的快速检测手机零部件三维测量测量实例三维光学测量的应用领域逆向设计应用客车逆向设计快速建模案例轿车、客车、卡车、火车等车辆的组装后产品质量检测大型挖掘机铲斗模型的建模和测量测量实例 测量系统软件界面三维扫描测量实例 逆向和检测汽车模具检测案例 大型泡沫和铸件快速检测其他测量案例行业应用复杂工况三维全场动态变形 检测技术三维全场变形技术概述应变(strain)工业摄影测量光束平差(捆绑调整)自标定方法数字图像相关法(Digital Image Correlatiom,DIC)工业数字近景摄影测量与机器视觉的关系机器视觉(Machine Vision)工业数字近景摄影测量Photogrametry国内外DIC相关研究链接国内外三维检测Strain Measurement by Digital Image Correlation数字散斑全场应变分析工业近景摄影测量静态大尺寸大变形动态变形和运动轨迹三维扫描和建模板料成形网格变形分析焊接变形和应变分析比对分析和质量检测点云处理和三角化相机标定其他综述
XTFLC 杯突和板料成形试验系统(板料成形极限测定)

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。

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板料成形极限FLC试验

XTDIC系统

FLC测量的系统原理

板料成形极限FLC快速测定(3D-DIC)

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 —
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

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图 1板料成形极限FLC测定 杯突试验和测量原理

图 2FLC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

ISO-FDIS 12004-2-2008和GBT 24171.1-2009 对用于FLC 实验的试件要求:

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5   最少5种不同结构的试件,从窄条状到圆形

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。

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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

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7   FLC 显示

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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。


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9 各种进口的杯突和板料成形试验机

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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


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