2。2 测量应变方法

2。2。1 构造网格圆法

传统的测量应变的方法。如图 2。3 所示为构造的网格圆，定义网格圆直径为 d,取与破坏 点临近的点测量破坏时网格圆的相关变形量，计算得到的结果数据。在确定表面极限的应变 大小时，原则上是通过测量颈缩区的网格圆的直径的变化量来计算的。可是在工程中，也可

以通过在颈缩或是破裂的边缘附近用临界的网格圆来近视计算出表面极限应变量[16]。

图 2。3 网格圆构造法

不足之处：对于传统的网格圆构造法测应变在断裂处还有较大的误差且不能够记录下变 形的历史信息。

2。2。2 数字图像相关法

通过记录物体的散斑灰度在变形前后的图像信息，来获得面内位移和应变。本文采用该 方法来得到试样的应变场。

1）发展历程：

本科毕业设计说明书 第 5  页

上世纪 80 年代 W H Peter 和 W F Ranson 以及 I。Am Yamaguchi 等人独立提出的数字图像 相关法作为实验力学中应变测量的一种新的思路[1-2]。

2007 年，郭海鸿，李晓星等研究了基于数字图像处理技术的非接触式应变测量方法—— 数字图像相关方法，并通过单向拉伸的实验进行了验证，结果显示，这种方法是一种实用， 快速，精度高的变形的测量方法[3]。

2010 年，张德海，梁晋等运用 XJTUDIC 三维数字散斑应变测量分析系统计算得到试样 的三维应变场，并通过带孔铝质的单向拉伸实验来验证其可行性和正确性[4]。

近年来德国 GOM 公司开发出一套采用数字图像相关法，能够进行全场的应变和位移的 测量的设备和配套的后处理软件。该设备可以实现试样拉伸过程中的实时测量，以及各种功 能强大的后处理。

2）基本原理： 通过将试样进行散斑处理，使得试样表面成为由许多散斑小区域组成的散斑图。散斑在

分布时具有随机性，所以每一点的周围小区域内的散斑分布与别处的点有所不同，称以这点 为中心的小区域叫做散斑子集。将这个散斑子集作为该点位移的信息载体，搜索该子集的位 移，从而得到该点的变形的信息。具体是先将所拍摄得到的图片处理成(256 色)的灰度图片， 再通过追踪像素点，来计算每一点的位移变形。如图 2。4 为变形前后的像素信息，可以看出 黑色像素被转移 X+1,Y+1。对黑色像素点附近的图形像素信息进行匹配，从而识别计算黑色 像素点的位移。对于随机散斑的试样，每个散斑区域都是唯一，因此前后图像的区域匹配也 是唯一的。

图 2。4 X+1，Y+1 变形像素变化

第 6  页 本科毕业设计说明书

2。3 应变路径对铝合金材料力学性能影响

2。3。1 预应变对铝合金材料性能影响

材料在加工中或是在运行工作中都会受到外力的作用，同时在实际的生产中也会因为构 件需要焊接，组装而带来的扭曲变形等，所以在这些构件的某些部位会有一定量的塑性变形， 虽然变形量很小，但是还是会对材料的强度，屈服抗性，疲劳的性能会有影响。

当预应变与后续的加载方向一样时，普遍的影响规律为：增加预应变会使材料的延伸率 下降，导致强度的明显变大。从微观来看，主要是预应变在基体中会产生大量的位错，随着 为错的密度增大，而导致位错间的应力场变大，位错之间会发生缠结，累积等，使位错运动 的阻力增大，而产生强化的效果[16]。