双相钢板料的单向拉伸断裂失效研究(I)——数字图像相关技术试验

２ 单 向拉伸试验
２１ 试件 ． 试 验使 用 的双相钢 材料 由瑞典 Ｓ ＡＢ钢 铁公 司 Ｓ
的变化 对研 究现有 的 失效模 型和构 造新 的失效模 型 具有 重要 意义 。试 验过 程 中试 件 的变形测 量 以机械
式夹 持引伸 计 的使用居 多 ｌ Ｊ 由于 试件颈 缩后 局部 ５， 集 中变 形严 重 ，引伸计 无法 给 出颈 缩 区域 位移 和应
第 二 组 试 件 的 测 试 现 场 如 图 ３ 所 示 ， 使 用
Ｅ ｓｏ ５２Ｉ ｐｉ ｎ３４ 一 ｌ ＮＳ引伸计 和常 规试 验机 ， 载方 式和 加
速度 与第 一 组试验 相 同。
㈩
／／（Ｙ ｇ Ｙ ｚ ，Ｚ ，） ） （
其中：Ｘ＝ １ ， ／ ａ／ ， ／ 为待 （， ａ／ ａ ， ａ ） ， ， Ｖ Ｖ
子 区相 对应 的那 一 小 块 定义 为 目标 子 区，则 只 要找 出 目标 子 区和样 本 子 区之 间 的对 应 关系 ，就 可 以提 取得 到变 形量 。样 本子 区 与 目标 子 区 的关系 用相 关 系数表 示 ，相 关系 数可 定 义为 ｊ
ｃ ：
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图 ２ 第 一组 试件 的 数字 图像 相关 技术 试验 现场
第２ 卷 ７
第２ 期
应
用
力
学
学
报
、０ ． Ｎｏ． ，１ ２７ ２ Ｊ ｎ．Ｏ１ ｕ ２ Ｏ
２１ ０ ０年 ６月
ＣＨｌ ＮＥＳ ＪｏＵＲＮＡＬ Ｅ ｏＦ ＡＰＰＬＩ ＥＤ ＥＣＨＡＮＩ Ｍ ＣＳ
文章编号：１０ —９ ９（ ０ ０ ２０ ８ ．４ ０ ０４ ３ ２ １ ）０ ．３ ００
变 的详细信 息 ，而这些 信 息对 精 确研 究试件 的断裂
１ 引 言
双 相 钢 （ ｕ ｌＰ ａｅ ＤＰ 是 一种 先 进 的 高 强度 Ｄ ａ ｈ ｓ ） 钢 ，它通 过相变 组织 强化 来提高 强度 ， 由于 轧制工
失效 意义 重大 。 数字 图像相 关技术 （ Ｃ 可 以拍摄 记 ＤＩ ） 录试 件变 形的全 过程 ，通过 比较变 形前 后的 图像 ， 根据 灰度 分布 的相关性 求 出变形 大小 ，与 引伸 计相 比，具有非 接触 、全场测 量等 优 点 ｊ 别适 合复 ，特
第 ２期
桂 良进 ， ： 于平 均法 的旋 转 薄壁 圆柱 壳非 线性 行波 振动 研 究 等 基
３ｌ ８
两组，第一组用于数字图像相关技术试验研究，编
号依次 为 Ｈ１ 、 ２ ＨＩ ， 二组 使用 引伸 计测 量 ， １ Ｈ１ 、 ３ 第 编 号依 次为 Ｈ１ 、Ｈ１ 、Ｈ１ 。 ４ ５ ６
求变量 ； 和 １为 所选 样本 子 区 中心 点的位 移 ； 和 ｇｘ， 分 别 （’
好 的效果 。
与传 统深 拉钢相 比 ， 相钢 具有相 对较低 的延 伸率 ， 双 因而 冲压成 形过 程 中较 容 易发生 开裂现象 。如何避
本 文采 用 数 字 图像 相 关 技 术 试 验 研 究 双 相 钢
平板 试件单 向拉伸 的变 形和 断裂 失效过程 ，为后 续
深入研 究双 相钢 的断裂 失效模 型奠 定基础 。
双相钢板料 的单 向拉伸 断裂 失效研 究 （） Ｉ
数字图像相关技术试验
桂 良进 高付海
（ 清华大 学
范子杰
１０ ８ 北 京 ） ０ ０４
摘要 ：通过数字图像相关技术试验研究了双相钢平板单向拉伸试件的拉伸变形和断裂失效过程 ， 与理论结果对比分析 了集中性失稳 带的分布和方向。试验研究结果表明，试件 的变形过程 包括均 匀变形 、分散 性 失稳 、集 中性失稳 和拉 断 ４个阶段 ；集 中性 失稳 的区域呈“ ， ×形分 布 ，与加 载方 向 ， 约成 ５ 。 裂 点位 于局 部 颈缩截 面 的 中心 点处 ；双相钢 的延伸 率 为 ｌ％。 ７；起 ８ 关键词：平板单向拉伸试件；双相钢；断裂失效；数字图像相 关技术试验 ；失稳 中图分类 号 ：０３ ９ 文 献标识 码 ：Ａ
提供 ，钢板 牌号 为 ｄ ｃｌ０ＤＰ ｏｏ８０ ，厚度 ２ ｍｍ。试 件
的几 何尺寸 如 图 １ 所示 。为 了对数字 图像相 关技 术 测 试变 形 的精 度进 行验证 ，共 加工 ６个试件 ，分 为
基金项 目：国家 自然 科学基 金 （０ ７ １０ ５７ ５２ ） 来稿 日期 ：２０ —３２ 修 回 日期 ：２ １．６１ ０９０ ．４ ０ ００—０ 第一作 者 简介 ： 良进， ，１７ 年 生 ， 华大 学汽 车工程 系汽 车安 全与节 能 国家重 点实 验室 ， 教授 ； 究方 向—— 汽 车结构 分析 与材料 失效 。 桂 男 ９１ 清 副 研 Ｅｍａｌｇ ｉ ｓ ｇ ｕ． ｕ ｎ — ｉ ｕ＠ｔｎｈａ ｄ． ： ｉ ｅ ｃ
免双 相钢板 料在成 形过 程 中的断裂 失效 ，直接 关系
到在 汽车 工业 的广泛应 用 ，因此 目前 国际上对 双相 钢 的断裂 失效研 究 日趋 升温 。 平 板 试 件 单 向拉 伸 试 验 是 材 料 力 学 性 能测 试 的基本 试验 ，全 面认识 其变 形过程 中应 力应变 状态
艺相 对 比较 成熟 ，未来 大规 模应用 的前 景被 看好 ， 因而 是 当前汽车 轻量化 研 究的热 门材料 ｌ 】众所周 ｌ。
知 ，车身 部件大 多 由板 料 经过冲压 成形 加工 而成 ，
杂应 变场 的测 量 【 。文献 ［ 使用 数字 图像 相关 技 】 训 儿］
术对 平板剪 切试件 的变 形场进 行 了研 究 ，取得 了较
图 １ 试 件 的 几 伺 尺 寸
２ 数 字 图像相 关 技术 的基 本 原理 ． ２ 数 字 图像 相 关 技 术 通 过 比较 物 体 变 形 前 后 图
像 的灰 度 分布 获得 变形 量 。将 变形 前 的物体 图像 中 的一小 块 定义 为样 本 子 区，变 形后 的 图像 中与样 本