DEFORM圆柱体坯料压缩变形过程应变场分布的研究(3)
1.2.3网格间距
网格间距的选择要根据所要求的位移和应变类型及精度要求来确定。一般情况下,所研究的大应变区域是非均匀应变场,试件的几何不连续和载荷的空间变化将产生应变梯度。根据平均值原理,它至少是此间段上一点的应变值。这个间段的选择必须使得在此间段上应变不会有显著变化。如果某一区域的应变梯度较大,则应该选较小的网格间距。但缩小网格间距又引起基长测量误差的比例增加.如果采用一个模型试样,加大比例和选择较易变形的材料可以弥补缩短基长带来的不足。如果变形前后都要对网格进行测量,则线间距的精度不是至关重要的,并且允许使用任意划线作为网格线。如果变形前不测量,而假定间距是某一值,则这个值的精度确定了应变测量的精度范围。
1.2.4网格线可视性
广义上讲,网格法是一种光学方法。网格由视线组成,方法的精度在很大程度上取决于视线制作的精度。通常根据网格取得精确测量的局限不在于测量仪器,而在于研究者观察精确测量点的能力。网格分析中往往测量两离散点间距而不是两线间距,对于线条组成的网格,测量点为线与线的交点。通常用眼睛对点的中心、圆点的一侧或线条交叉的一角进行粗略估计而取得较好的精度。如果在变形前后都要对网格进行测量,必须保证所选的测点在变形前后都能识别,同时交叉点在载荷的作用下不能产生翘曲或很大的失真,否则难以测量。另外,网络线的可视性好,也有助于将变形前后的网格图案叠加起来作观察测量。由上可知,网格的确定要从网格类型、网格间距和精度以及网格线的可视性这几个方面去考虑.网格类型要根据所分析的对象来选,网格间距与分析对象的几何尺寸和应变类型有关,间距精度要根据问题的要求来定,网格线本身也应为精度而选.对于研究人员来说,选择恰当网格的时间或许比后来分析网格的时间还多。
1.2.5划线
划线是在金属表面或塑性模型上制作网格的常用方法。根据精度的不同要求,可以采用手工划线或机器划线方法。在要求低时.可用钢笔或铁笔划网格,但费时费力。用划线机、铣床或车床直接在被测表面上刻制网格图案时,网格线间反差弱,需采取措施增大反差,以利测量。如抛光或在试件上染色后再划线等.用上述方法刻划网格会对试件表面损伤,影响试件的变形规律。近年来出现了一种不损伤试件的划线方法,即激光刻划,它是利用激光束照射在试件表面上,使有限的表面受热,引起局部表面组织变化,出现热蚀变色,从而产生清晰的网格图案。该方法适应性强,可在不同材料上刻划,分辨率高,线纹清晰.由于划线的贴附性和耐久性好,所以划线技术适用于大变形和高温条件下的测量。
1.3光塑性法
1.3.1概念
是指建立在经典光弹性概念基础上，应用合适的聚合物材料制作模型进行实验，以确定原型结构的弹塑性应力、应变状态的实验方法，根据研究对象和变形程度的不同，光塑性可分为两个分支，一是研究结构在小弹塑性变形下，应力、应变状态的光塑性法;二是研究结构在大塑性变形下，卸载后的残余应变状态的光塑性法[4]。光塑性的研究与模型材料密切相关，模型材料性能的优劣取决于能否满足3个物理相似条件。50,60年代，Frocht等人的实验研究表明赛璐路在恒定的实验条件下是一种适合的光塑性材料。Riley等人 , Burger等人对这种材料的各种混合比例的光力学性能进行了深入的研究，并利用这种材料成功地模拟了金属成形过程。
1.3.2光塑性实验原理
光塑性，即光测实验力学，是以晶体光学和现代光学为物理基础，用单色光和白色光研究物体在塑性变形状态下力学行为和进行力学分析的现代实验方法。在自然状态下，光线入射光塑性材料时只产生一束折射光线，并严格遵守折射定律。当它们受到载荷的作用，产生一定的变形，同时放在应力冻结箱中进行应力冻结。之后在偏振光场中，可以看到等倾线和等差线条纹，说明它们变形以后呈现光学各向异性性质，产生了人工双折射效应[5]。这种双折射效应由模型内各点的主应变方向和大小确定，同时根据模型内部应力变化所产生的双折射条纹图，结合全量理论和相似理论去研究原模型内部的应力场。该方法是１种全场应变分析方法，不仅能很好地解决平面应力和平面应变的塑性变形问题，而且能够解决比较复杂的3文塑性变形问题。光弹仪原理图如图1.1所示[6]。