在汽車輕量化浪潮中，1500MPa級超高強鋼(UHSS)已成為車身安全核心材料，但力學測試面臨嚴峻挑戰(zhàn)：

? 應(yīng)變片局部性盲區(qū)：頸縮區(qū)應(yīng)變梯度超300%，傳統(tǒng)點式測量失效

? 接觸式干擾：引伸計打滑導(dǎo)致屈服強度檢測偏差達15%

? 多維耦合不可測：雙相鋼各向異性行為、TRIP效應(yīng)動態(tài)演化難以量化

新拓三維雙目視覺DIC測量系統(tǒng)，作為一種非接觸式光學測量手段，通過重建材料表面點在變形前后的三維空間坐標，獲取形貌與變形信息。

利用雙目視覺DIC測量系統(tǒng)，研究超高強雙相鋼的應(yīng)變時效機制，有助于掌握材料特征，進一步提高其利用價值。

研究概述

研究人員通過超高強度雙相鋼的拉伸試驗，采用新拓三維XTDIC非接觸應(yīng)變測量系統(tǒng)，研究超高強度雙相鋼拉伸過程的應(yīng)變場分布。

DIC測試結(jié)果顯示，由于標距段內(nèi)幾乎沒有塑性變形，可以很好的解釋采用GB/T 228.1-2021 規(guī)定P6試樣檢測的應(yīng)力應(yīng)變曲線所呈現(xiàn)的特殊形貌。

雙相鋼材料與測試設(shè)備

采用新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)、有限元分析軟件等儀器和設(shè)備，研究幾種雙相鋼在不同預(yù)應(yīng)變量、烘烤時間和烘烤溫度條件下的應(yīng)變時效行為。

雙目視覺DIC測量系統(tǒng)

新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，通過將試件變形前后的圖像進行對比，通過計算獲取變形信息，實現(xiàn)捕捉拉伸試樣上的應(yīng)變分布情況。

雙目視覺DIC測量系統(tǒng)，可獲得樣品表面的位移與應(yīng)變分布云圖，分析樣品表面不同點、線、區(qū)域等元素的應(yīng)變信息;整個實驗過程應(yīng)變分布數(shù)據(jù)可追溯，對整個實驗過程進行記錄，在試驗后可以隨時追溯查看整個實驗過程。

數(shù)字圖像相關(guān)DIC技術(shù)研究驗證部分

拉伸試樣應(yīng)變分布

采用DIC對比了DP4預(yù)應(yīng)變和烘烤前、后采用 GB/T 228.1- 2021 規(guī)定P6拉伸試樣測試過程的應(yīng)變分布狀況。

圖(a)顯示了 DP4 在預(yù)變形和烘烤前，拉伸試樣的應(yīng)變擴展到了整個平行段范圍，即便是樣品的縮頸發(fā)生在圓弧過渡的肩部位置，試樣的平行段也呈現(xiàn)了均勻的變形分布。

圖(b)顯示了2%預(yù)應(yīng)變和170℃烘烤后，拉伸過程的應(yīng)變分布主要集中在圓弧過渡的肩部位置，斷裂也發(fā)生在該處，而在平行段內(nèi)幾乎未檢測到塑性變形。

采用DIC檢測的DP4拉伸試樣應(yīng)變分布：(a)預(yù)變形和烘烤前的拉伸過程應(yīng)變分布;(b)2%預(yù)應(yīng)變和170℃烘烤后的拉伸過程應(yīng)變分布。

為驗證分析P6試樣和搟面杖形試樣的拉伸應(yīng)變特征，采用FEA和DIC對比分析。

在 FEA模擬分析中，對經(jīng)2%預(yù)應(yīng)變和170℃烘烤20分鐘后的拉伸試樣，按照應(yīng)變量和性能相關(guān)性做了不同的分布處理，在應(yīng)變量高的位置獲得了較高的屈服強度。

采用FEA和DIC對DP4 拉伸過程的應(yīng)變分析結(jié)果：

(a)和(e)分別是 FEA 和 DIC對P6試樣進行2%預(yù)應(yīng)變拉伸分析;

(b)和(f)分別是 FEA 和 DIC 對 P6 試樣的 2% 預(yù)應(yīng)變和 170℃烘烤20分鐘后的拉伸分析;

(c)和(g)分別是FEA和DIC對搟面杖形樣進行 2%預(yù)應(yīng)變拉伸分析;

(d)和(h)分別是FEA和DIC對搟面杖形樣的2%預(yù)應(yīng)變和170℃烘烤20分鐘后的拉伸分析。

研究結(jié)論

采用新拓三維雙目視覺DIC測量系統(tǒng)、有限元分析等手段，對雙相鋼的應(yīng)變時效行為展開研究。從FEA和DIC的分析結(jié)果來看，兩者的拉伸試樣的應(yīng)變分布結(jié)果幾乎一致， 這有利于后續(xù)采用FEA分析試樣的斷裂行為，研究不同力學性能和試樣斷裂狀態(tài)的相關(guān)性。

文章摘自：《肖彪 南昌大學物理與材料學院·材料科學與工程 汽車用超高強度雙相鋼應(yīng)變時效行為研究》