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原文传递一种非接触式管材高温CSR值测试系统及方法

专利名称：	一种非接触式管材高温CSR值测试系统及方法
摘要：	本发明公开了一种非接触式管材高温CSR值测试系统及方法，包括管材高温拉伸及应变测量模块，用于进行管材高温拉伸试验及试样标距段应变场分析；工程应变获取和计算模块，用于截取单向拉伸过程中管材试样标距段周向和轴向不同位置的工程应变并计算其平均值；塑性真应变计算模块，用于计算单向拉伸过程中管材试样周向和轴向塑性真应变；CSR值计算模块，用于计算单向拉伸过程中管材CSR值。相比以往测试方法只能获得管材室温CSR值的局限性，本发明设计了一种非接触式管材高温CSR值测试方法及系统，可以有效测量管材在高温拉伸条件下的CSR值，拉伸过程中采用非接触式DIC视屏应变测量系统进行管材的应变测量分析，大大提高了测量精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北工业大学
发明人：	李恒;魏栋;马俊;杨恒;詹梅;刘郁丽
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910928318.9
公开号：	CN110501237A
代理机构：	北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李兴林
分类号：	G01N3/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	710000 陕西省西安市友谊西路127号
主权项：	1.一种非接触式管材高温CSR值测试系统，其特征在于：包括管材高温拉伸及应变测量模块(1)，用于进行管材高温拉伸试验及试样标距段应变场分析；所述管材高温拉伸及应变测量模块(1)包括万能电子拉伸试验机(11)、三维数字相关视屏应变测量系统(12)和高温炉(13)；所述万能电子拉伸试验机(11)包括用于管材单向拉伸试验的整管高温拉伸夹具(111)，所述高温炉(13)罩设在整管高温拉伸夹具(111)外周；所述三维数字相关视屏应变测量系统(12)包括两个CCD相机(121)、一块标定板和一套VIC-3D应变分析软件(122)，所述CCD相机(121)的镜头前添加用于过滤掉热源发光的滤光片，同时采用蓝色LED光源(123)对试样进行照明；高温炉(13)一侧设置了用于拉伸过程图片采集的观察窗(131)，所述CCD相机(121)将从观察窗(131)采集到的数据传输给所述VIC-3D应变分析软件(122)；工程应变获取和计算模块(2)，用于截取所述管材高温拉伸及应变测量模块(1)的单向拉伸过程中管材试样标距段周向和轴向不同位置的工程应变并计算其平均值；与所述工程应变获取和计算模块(2)相连的塑性真应变计算模块(3)，用于计算单向拉伸过程中管材试样周向和轴向塑性真应变；与塑性真应变计算模块(3)相连的CSR值计算模块(4)，用于计算单向拉伸过程中管材CSR值。 2.根据权利要求1所述的非接触式管材高温CSR值测试系统，其特征在于：所述CCD相机(121)为高分辨率CCD相机。 3.根据权利要求1所述的非接触式管材高温CSR值测试系统，其特征在于：所述观察窗(131)采用耐高温石英玻璃。 4.根据权利要求3所述的非接触式管材高温CSR值测试系统，其特征在于：所述高温炉(13)配备有水冷箱和冷却水管，用于整管高温拉伸夹具(111)和观察窗(131)的冷却。 5.根据权利要求1所述的非接触式管材高温CSR值测试系统，其特征在于：所述高温炉(13)为可移动式高温炉。 6.一种非接触式管材高温CSR值测试方法，其特征在于：利用如权利要求1-5任意一项所述的非接触式管材高温CSR值测试系统；第一步，按照GBT228-2002标准加工管材高温拉伸试样以及相应的管塞头，并检测管材的内外径和壁厚，计算出管材的横截面积S，其中试样标距段长度为50mm；第二步，首先采用白色耐高温油漆在拉伸试样标距段外表面喷涂一层白色的基底，而后采用黑色耐高温油漆在白色基底上轻微喷洒大小均匀的黑点形成散斑；第三步，装夹管材试样，调节CCD相机位置、亮度和焦距，保证所拍摄的图片中散斑清晰可见且试样表面无反光；第四步，采用标定板对相机的焦距、亮度以及坐标系等参数进行校准，并对试样拍摄一张静态照片，利用VIC-3D应变分析软件基于标定和校准的参数对该静态照片进行分析计算，以检验试样表面散斑是否可以进行有效计算；第五步，利用高温炉对试样进行加热，待管材试样加热至目标温度后保温10分钟；第六步，采用万能电子拉伸试验机进行管材试样单向拉伸试验，并利用三维数字相关视屏应变测量系统测量拉伸过程中管材标距段外表面实时应变场信息；第七步，基于VIC-3D应变分析软件计算得到的应变场信息，为了提高测量精度，截取试样标距段外表面不同位置的轴向工程应变和周向工程应变，计算管材在单向拉伸过程中的轴向塑性真应变和周向塑性真应变的平均值；第八步，基于计算得到的管材轴向塑性真应变和周向塑性真应变的平均值，确定管材高温CSR值。 7.根据权利要求6所述的非接触式管材高温CSR值测试方法，其特征在于：所述管塞头的材料采用热模具钢。 8.根据权利要求6所述的非接触式管材高温CSR值测试方法，其特征在于：第六步中，管材单向拉伸试验应变速率为0.001s-1，试验进行到拉断停止，采用双CCD相机对拉伸过程中试样标距段外表面拍照并将相应照片进行存储，试验停止后利用VIC-3D应变分析软件基于标定和校准的参数对所拍摄的照片中标距段外表面散斑进行分析计算，得到相应的应变场信息。 9.根据权利要求6所述的非接触式管材高温CSR值测试方法，其特征在于：第七步中，计算管材在单向拉伸过程中的轴向塑性真应变和周向塑性真应变的平均值，具体包括如下步骤：从标距段截取轴向间隔为12.5mm的A1-B1、A2-B2、A3-B3、A4-B4和A5-B5五处的工程应变并取平均值作为管材周向工程应变εEc，从标距段截取A1-A5、B1-B5和C1-C5三处的工程应变并取平均值作为管材轴向工程应变εEa，其中A1-A5、B1-B5和C1-C5的长度与标距段长度相同；所述的管材周向塑性真应变由公式(1)计算得到；所述的管材轴向塑性真应变由公式(2)计算得到；式中，ν为材料泊松比，σT为真实应力，E为材料弹性模量；所述的真实应力σT由公式(3)计算得到；式中，F为单向拉伸过程中试验机采集到的拉伸载荷，S为测量得到的管材试样的横截面积。 10.根据权利要求9所述的非接触式管材高温CSR值测试方法，其特征在于：基于计算得到的管材轴向塑性真应变和周向塑性真应变的平均值，并根据计算公式(4)确定管材高温CSR值。
所属类别：	发明专利