在汽車輕量化浪潮中，1500MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼(UHSS)已成為車身安全核心材料，但力學(xué)測(cè)試面臨嚴(yán)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(diǎn)式測(cè)量失效

? 接觸式干擾：引伸計(jì)打滑導(dǎo)致屈服強(qiáng)度檢測(cè)偏差達(dá)15%

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

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

利用雙目視覺DIC測(cè)量系統(tǒng)，研究超高強(qiáng)雙相鋼的應(yīng)變時(shí)效機(jī)制，有助于掌握材料特征，進(jìn)一步提高其利用價(jià)值。

研究概述

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

DIC測(cè)試結(jié)果顯示，由于標(biāo)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(cè)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(cè)試設(shè)備

采用新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)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(shí)間和烘烤溫度條件下的應(yīng)變時(shí)效行為。

雙目視覺DIC測(cè)量系統(tǒng)

新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，通過將試件變形前后的圖像進(jìn)行對(duì)比，通過計(jì)算獲取變形信息，實(shí)現(xiàn)捕捉拉伸試樣上的應(yīng)變分布情況。

雙目視覺DIC測(cè)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(diǎn)、線、區(qū)域等元素的應(yīng)變信息;整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)變分布數(shù)據(jù)可追溯，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行記錄，在試驗(yàn)后可以隨時(shí)追溯查看整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。

數(shù)字圖像相關(guān)DIC技術(shù)研究驗(yàn)證部分

拉伸試樣應(yīng)變分布

采用DIC對(duì)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(cè)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(kuò)展到了整個(gè)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(cè)到塑性變形。

采用DIC檢測(cè)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(yàn)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(duì)比分析。

在 FEA模擬分析中，對(duì)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(qiáng)度。

采用FEA和DIC對(duì)DP4 拉伸過程的應(yīng)變分析結(jié)果：

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

(b)和(f)分別是 FEA 和 DIC 對(duì) 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(duì)搟面杖形樣進(jìn)行 2%預(yù)應(yīng)變拉伸分析;

(d)和(h)分別是FEA和DIC對(duì)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(cè)量系統(tǒng)、有限元分析等手段，對(duì)雙相鋼的應(yīng)變時(shí)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(xué)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(xué)物理與材料學(xué)院·材料科學(xué)與工程 汽車用超高強(qiáng)度雙相鋼應(yīng)變時(shí)效行為研究》