作為西部首所中美聯(lián)合辦學(xué)機(jī)構(gòu)的四川大學(xué)匹茲堡學(xué)院,在材料力學(xué)平板拉伸實(shí)驗(yàn)中,通過引入數(shù)字圖像相關(guān)（digitalimagecorrelation,DIC）技術(shù)以及紅外熱像技術(shù),成體系地開發(fā)出包含應(yīng)力應(yīng)變曲線測(cè)量、全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量、材料流動(dòng)性分析、泊松比測(cè)量、斷裂延伸率測(cè)量和熱量耗散觀察等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。一方面克服傳統(tǒng)接觸式測(cè)量技術(shù)的局限性,革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生了解掌握力學(xué)和熱學(xué)領(lǐng)域的先進(jìn)測(cè)量手段;另一方面有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、科研意識(shí)、國際化視野的新工科人才。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019,36(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

DIC與引申計(jì)測(cè)量結(jié)果擬合圖

234實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理圖2應(yīng)力-應(yīng)變曲線與對(duì)應(yīng)階段應(yīng)變?cè)茍D圖3間距7mm等距點(diǎn)的變形區(qū)域的點(diǎn)，該區(qū)域進(jìn)入強(qiáng)化階段后其變形迅速增加。2.4泊松比和斷裂延伸率的測(cè)量相比于傳統(tǒng)的引伸計(jì)和應(yīng)變片，除了獲得材料的彈性模量和屈服極限，DIC技術(shù)還可以方便、快速地測(cè)量材料的泊松比[15]和斷裂延伸率。泊松比的定義是材料在單向受拉或受壓的彈性變形階段中，其橫向形變與縱向形變的比值：xydvd（2）傳統(tǒng)單個(gè)引伸計(jì)無法測(cè)定材料的泊松比。學(xué)生利用DIC技術(shù)，在軟件中同時(shí)構(gòu)造橫向和縱向引伸計(jì)可獲得橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變，并通過求取彈性階段2個(gè)方向應(yīng)變比值的平均值得到泊松比，計(jì)算結(jié)果見表1。斷裂延伸率指在斷裂拉伸試驗(yàn)中，樣品斷裂時(shí)材料長度增加的百分比。傳統(tǒng)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，試件斷裂前需提前摘除引伸計(jì)，無法記錄材料斷裂時(shí)應(yīng)變，只能測(cè)得斷后延伸率。而DIC作為非接觸式應(yīng)變測(cè)量技術(shù)，可以直接測(cè)量材料斷裂延伸率。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得該試樣50mm標(biāo)距的斷裂延伸率為31.16%。表1泊松比的測(cè)量結(jié)果點(diǎn)εxεy–(εx/εy)1–0.02410.08460.28542–0.02630.09930.26493–0.02730.11410.23924–0.03670.12730.28815–0.03660.14570.25146–0.04730.16740.2823平均值0.26862.5試樣熱量耗散情況圖4分別記錄了試樣斷裂前表面的溫度分布情況和縱向應(yīng)變的分布情況�？梢杂^察到變形越劇烈的區(qū)域?qū)?yīng)的溫度值越高，且溫度分布與應(yīng)變分布有一定的相關(guān)性。這是由于材料在變形破壞的過程中會(huì)釋放熱量，在變形劇烈的區(qū)域，其表面微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展或微裂紋顆粒之間的相互摩擦所產(chǎn)生的熱效應(yīng)越明顯[16]。圖5顯示試樣中心區(qū)域峰值溫度和截面平均應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線，可以看出在失效階段

234實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理圖2應(yīng)力-應(yīng)變曲線與對(duì)應(yīng)階段應(yīng)變?cè)茍D圖3間距7mm等距點(diǎn)的變形區(qū)域的點(diǎn)，該區(qū)域進(jìn)入強(qiáng)化階段后其變形迅速增加。2.4泊松比和斷裂延伸率的測(cè)量相比于傳統(tǒng)的引伸計(jì)和應(yīng)變片，除了獲得材料的彈性模量和屈服極限，DIC技術(shù)還可以方便、快速地測(cè)量材料的泊松比[15]和斷裂延伸率。泊松比的定義是材料在單向受拉或受壓的彈性變形階段中，其橫向形變與縱向形變的比值：xydvd（2）傳統(tǒng)單個(gè)引伸計(jì)無法測(cè)定材料的泊松比。學(xué)生利用DIC技術(shù)，在軟件中同時(shí)構(gòu)造橫向和縱向引伸計(jì)可獲得橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變，并通過求取彈性階段2個(gè)方向應(yīng)變比值的平均值得到泊松比，計(jì)算結(jié)果見表1。斷裂延伸率指在斷裂拉伸試驗(yàn)中，樣品斷裂時(shí)材料長度增加的百分比。傳統(tǒng)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，試件斷裂前需提前摘除引伸計(jì)，無法記錄材料斷裂時(shí)應(yīng)變，只能測(cè)得斷后延伸率。而DIC作為非接觸式應(yīng)變測(cè)量技術(shù)，可以直接測(cè)量材料斷裂延伸率。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得該試樣50mm標(biāo)距的斷裂延伸率為31.16%。表1泊松比的測(cè)量結(jié)果點(diǎn)εxεy–(εx/εy)1–0.02410.08460.28542–0.02630.09930.26493–0.02730.11410.23924–0.03670.12730.28815–0.03660.14570.25146–0.04730.16740.2823平均值0.26862.5試樣熱量耗散情況圖4分別記錄了試樣斷裂前表面的溫度分布情況和縱向應(yīng)變的分布情況�？梢杂^察到變形越劇烈的區(qū)域?qū)?yīng)的溫度值越高，且溫度分布與應(yīng)變分布有一定的相關(guān)性。這是由于材料在變形破壞的過程中會(huì)釋放熱量，在變形劇烈的區(qū)域，其表面微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展或微裂紋顆粒之間的相互摩擦所產(chǎn)生的熱效應(yīng)越明顯[16]。圖5顯示試樣中心區(qū)域峰值溫度和截面平均應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線，可以看出在失效階段

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3095120