极限弯曲应变检测装置和极限弯曲应变检测方法与流程

1.本技术实施例涉及金属塑性成形技术领域，尤其涉及一种极限弯曲应变检测装置和一种极限弯曲应变检测方法。


背景技术：

2.随着汽车工业“低碳化、智能化”生态发展理念的提出，车身轻量化将更加受到汽车上下游产业的重视。为此，钢铁工业持续开发了用于车身制造的新产品，如不断拓展先进高强度钢(ahss)和超高强钢(uhss)系列，以同时满足车身碰撞安全和节能环保目标。这些新材料的制造工艺主要包括冲压、辊压、热成型等，涉及到复杂路径的成形工艺设计。其中，高强钢的极限冷弯性能是评价材料弯曲成形极限的一种非常重要的性能指标。
3.基于实验的简单和有效性，适用于小半径弯曲(v形弯曲)测试的vda238-100标准被汽车供应商和钢铁生产商广泛用于表征材料局部可成型性。vda238-100测试规范规定了板材弯曲测试的方法和极限弯曲角的测定，也是评价金属材料成型过程失效敏感性的一种重要的行业标准。然而，对于现有的vda238-100标准测量实验中，试样在两个支辊的作用下发生变形，变形区域的表面无法完全暴露在视野内，无法实现在线数字化检测，检测效率和精度低。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
5.有鉴于此，根据本技术实施例的第一方面提出了一种极限弯曲应变检测装置，包括：
6.第一辊体；
7.第二辊体，与所述第一辊体间隔设置；
8.冲头，所述冲头朝向于所述第一辊体和所述第二辊体之间的间隙；
9.其中，所述第一辊体和所述第二辊体朝向于所述冲头的一侧为支撑侧，用于支撑待测样，所述第一辊体和所述第二辊体背离于所述冲头的一侧为采集侧，所述第一辊体和所述第二辊体在采集侧上形成有缺口。
10.在一种可行的实施方式中，所述第一辊体和所述第二辊体的结构相同，所述缺口的外轮廓为弧状。
11.在一种可行的实施方式中，所述弧状的弧度为100
°
至160
°
。
12.在一种可行的实施方式中，极限弯曲应变检测装置还包括：
13.第一转轴，连接于所述第一辊体；
14.第二转轴，连接于所述第二辊体。
15.在一种可行的实施方式中，极限弯曲应变检测装置还包括：
16.基座；
17.第一移动部，沿所述基座的高度方向滑动设置，所述第一转轴和所述第二转轴连
接于所述第一移动部。
18.在一种可行的实施方式中，极限弯曲应变检测装置还包括：
19.第一安装座，沿所述第一移动部的长度方向滑动设置，所述第一转轴连接于所述第一安装座；
20.第二安装座，沿所述第一移动部的长度方向滑动设置，所述第二转轴连接于所述第二安装座；
21.第一限位销，用于插接在所述基座上，所述第一辊体的缺口抵接在所述第一限位销上；
22.第二限位销，用于插接在所述基座上，所述第二辊体的缺口抵接在所述第一限位销上。
23.在一种可行的实施方式中，极限弯曲应变检测装置还包括：
24.反光镜，所述反光镜朝向所述第一辊体和所述第二辊体之间的间隙设置，位于所述采集侧；
25.图像采集装置，所述图像采集装置的检测端朝向于所述反光镜。
26.据本技术实施例的第二方面提出了一种极限弯曲应变检测方法，应用于上述任一技术方案所述的极限弯曲应变检测装置，所述极限弯曲应变检测方法包括：
27.将待测样设置在所述第一辊体和所述第二辊体的支撑侧；
28.控制所述第一辊体和所述第二辊体向所述冲头所在方向移动；
29.经由所述采集侧采集待测样的图像信息，直到所述检测样在冲头的止挡作用下变形和/或断裂。
30.在一种可行的实施方式中，在所述将待测样设置在所述第一辊体和所述第二辊体的支撑侧的步骤之前还包括：
31.在所述待测样表面上喷涂黑白相间的散斑漆。
32.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本技术实施例提供的极限弯曲应变检测装置包括了第一辊体、第二辊体和冲头，其中第一辊体和第二辊体背离于冲头的一侧上开设有缺口，如此设置在使用过程中，可以将待测样设置在第一辊体和第二辊体朝向于冲头的一侧，通过第一辊体和第二辊体支撑待测样，而后带动第一辊体和第二辊体向冲头所在方向移动，冲头与待测样接触，随着第一辊体和第二辊体持续向冲头靠近，冲头会使待测样弯折，直到待测样断裂或移动到终止位置，而在此过程中采集侧形成有缺口，可以使第一辊体和第二辊体背离于待测样的一侧敞开，基于此即可通过图像采集设备采集待测样的图像信息，进一步基于图像信息的分析即可对待测样的极限弯曲应变进行判断，能够快速指导用户进行冲压工艺设计和优化。
附图说明
33.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
34.图1为本技术提供的一种实施例的极限弯曲应变检测装置的一种状态的示意性结构图；
35.图2为本技术提供的一种实施例的极限弯曲应变检测装置的另一种状态的示意性结构图；
36.图3为本技术提供的一种实施例的极限弯曲应变检测方法的示意性步骤流程图。
37.其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
38.1第一辊体、2第二辊体、3冲头、4第一限位销、5第二限位销、6反光镜、7图像采集装置、8待测样。
具体实施方式
39.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术实施例技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
40.如图1和图2所示，根据本技术实施例的第一方面提出了一种极限弯曲应变检测装置，包括：第一辊体1；第二辊体2，与第一辊体1间隔设置；冲头3，冲头3朝向于第一辊体1和第二辊体2之间的间隙；其中，第一辊体1和第二辊体2朝向于冲头3的一侧为支撑侧，用于支撑待测样8，第一辊体1和第二辊体2背离于冲头3的一侧为采集侧，第一辊体1和第二辊体2在采集侧上形成有缺口。
41.本技术实施例提供的极限弯曲应变检测装置包括了第一辊体1、第二辊体2和冲头3，其中第一辊体1和第二辊体2背离于冲头3的一侧上开设有缺口，如此设置在使用过程中，可以将待测样8设置在第一辊体1和第二辊体2朝向于冲头3的一侧，通过第一辊体1和第二辊体2支撑待测样8，而后带动第一辊体1和第二辊体2向冲头3所在方向移动，冲头3与待测样8接触，随着第一辊体1和第二辊体2持续向冲头3靠近，冲头3会使待测样8弯折，直到待测样8断裂，而在此过程中采集侧形成有缺口，可以使第一辊体1和第二辊体2背离于待测样8的一侧敞开，基于此即可通过图像采集设备采集待测样8的图像信息，进一步基于图像信息即可对待测样8的极限弯曲应变进行判断，能够快速指导用户进行冲压工艺设计和优化。
42.可以理解的是，在采集到待测样8由弯曲至折断的图像信息之后，可以通过本领域中的现有技术手段来确定弯曲应变，例如通过dic应变测试系统对弯曲应变进行判断。
43.可以理解的是，本技术仅对第一辊体1和第二辊体2的形状进行了改变，因此本技术实施例提供的极限弯曲应变检测装置仍然可以依照vda238-100标准对待测样8进行试验，能够保障极限弯曲应变确定的准确性。
44.如图1和图2所示，在一些示例中，冲头3朝向于第一辊体1和第二辊体2的一侧形成有冲头3端部，冲头3端部为半径为0.4mm的圆角，而冲头3可以固定在第一辊体1和第二辊体2的顶部，在试验过程中冲头3保持位置不变，能够便于图像采集设备的对焦，能够提高极限弯曲应变检测的精度。
45.如图1和图2所示，在一些示例中，第一辊体1和第二辊体2的结构相同，缺口的外轮廓为弧状。
46.第一辊体1和第二辊体2的结构相同，使得两个辊体对待测样8的支撑效果相同，能够保障极限弯曲应变检测装置的一致性，而缺口的外轮廓为弧形，便于第一辊体1和第二辊体2的加工成型，仅需在切割柱状体的部分区域即可形成第一辊体1和第二辊体2，降低了极
限弯曲应变检测装置的生产成本。
47.在一些示例中，弧状的弧度为100
°
至160
°
。
48.弧状的弧度为100
°
至160
°
，通过该角度范围的选取，一方面能够确保第一辊体1和第二辊体2稳固的支撑待测件；另一方面，能够保障第一辊体1和第二辊体2的采集侧具有足够大的开口以便于图像采集设备对待测样8的图像信息进行采集。
49.如图1和图2所示，在一些示例中，弧状的角度为120
°
，以便于第一辊体1和第二辊体2的生产加工。
50.在一些示例中，极限弯曲应变检测装置还包括：第一转轴，连接于第一辊体1；第二转轴，连接于第二辊体2。
51.极限弯曲应变检测装置还包括：第一转轴和第二转轴，通过第一转轴的设置，便于第一辊体1和第二辊体2的转动，使得在冲头3与待测件接触时，第一辊体1和第二辊体2能够向着冲头3所在的方向转动，进而能够更好地在第一辊体1和第二辊体2的采集侧形成更大的空缺，以便于图像采集装置7能够对待测样8的弯折处的图像信息进行采集。
52.在一些示例中，极限弯曲应变检测装置还包括：基座；第一移动部，沿基座的高度方向滑动设置，第一转轴和第二转轴连接于第一移动部。
53.极限弯曲应变检测装置还包括：基座和第一移动部，通过基座和第一移动部的设置，能够调节第一辊体1和第二辊体2在竖直方向上的位置，能够调节第一辊体1和第二辊体2的实际高度，便于驱动第一辊体1和第二辊体2向靠近于冲头3所在的方向移动。
54.在一些示例中，极限弯曲应变检测装置还包括：第一安装座，沿第一移动部的长度方向滑动设置，第一转轴连接于第一安装座；第二安装座，沿第一移动部的长度方向滑动设置，第二转轴连接于第二安装座；第一限位销4，用于插接在基座上，第一辊体1的缺口抵接在第一限位销4上；第二限位销5，用于插接在基座上，第二辊体2的缺口抵接在第一限位销4上。
55.极限弯曲应变检测装置还包括：第一安装座、第二安装座、第一限位销4和第二限位销5。
56.通过第一安装座和第二安装座的设置，便于调节第一辊体1和第二辊体2之间的间距，使得间距能够适配于待测样8的厚度，能够扩大弯曲应变检测装置的使用范围，可以理解的是第一辊体1和第二辊体2之间的间距为待测样8厚度的2倍，以便于弯曲应变的准确检测。
57.在一些示例中第一辊体1和第二辊体2之间的间距也可以大于待测样8厚度的2倍，以确保有足够的空间供待测样8弯折。
58.通过第一限位销4和第二限位销5的设置，第一限位销4能够对第一辊体1进行限位，第二限位销5能够对第二辊体2进行限位，使得第一辊体1和第二辊体2能够处于相对固定的状态，便于图像采集设备的对焦，能够准确的采集到待测样8的弯折处的图像信息。
59.在一些示例中，极限弯曲应变检测装置还包括：反光镜6，反光镜6朝向第一辊体1和第二辊体2之间的间隙设置，位于采集侧；图像采集装置7，图像采集装置7的检测端朝向于反光镜6。
60.极限弯曲应变检测装置还包括：反光镜6和图像采集装置7，在使用过程中反光镜6可以反射待测样8弯折处的图像，而图像采集装置7朝向于反光镜6即可对待测样8弯折处的
图像信息进行采集，使得图像信息的采集更加准确且便捷。
61.在一些示例中，第一辊体1和第二辊体2平行设置，反光镜6与水平面的夹角为45度，如此设置能够确保反光镜6能够捕捉到第一辊体1与第二辊体2之间的间隙。
62.在一些示例中，为了保障反光镜6对待测样8的反射效果，反光镜6的面积不小于待测样8面积的1.5倍，而为了保障图像信息的采集精度，图像采集装置7可以为dic数字摄像机，dic数字摄像机的采样频率为5～10hz；虚拟应变片步距大小为8～10。
63.如图3所示，据本技术实施例的第二方面提出了一极限种弯曲应变检测方法，应用于上述任一技术方案的极限弯曲应变检测装置，极限弯曲应变检测方法包括：
64.步骤101：将待测样设置在第一辊体和第二辊体的支撑侧。可以理解的是第一辊体的长度方向与第二辊体的长度方向平行设置，待测样同时搭靠在第一辊体和第二辊体上，使得待测样的至少部分区域覆盖在第一辊体和第二辊体之间的间隙处。
65.步骤102：控制第一辊体和第二辊体向冲头所在方向移动。通过控制第一辊体和第二辊体向冲头所在方向移动，冲头即可与待测样接触，而随着第一辊体和第二辊体的持续移动，冲头即可挤压、冲击待测样，使得待测样弯折变形，直到待测样表面断裂或移动至极限位置。
66.步骤103：经由采集侧采集待测样的图像信息，直到检测样在冲头的止挡作用下变形和/或断裂。通过对图像采集设备对准第一辊体和第二辊体之间的间隙即可对待测样的图像信息进行采集，而基于图像信息及图像处理软件分析结果，即可对完全应变进行判断。
67.本技术实施例提供的极限弯曲应变检测方法，可以将待测样设置在第一辊体和第二辊体朝向于冲头的一侧，通过第一辊体和第二辊体支撑待测样，而后带动第一辊体和第二辊体向冲头所在方向移动，冲头与待测样接触，随着第一辊体和第二辊体持续向冲头靠近，冲头会使待测样弯折，直到待测样断裂，而在此过程中采集侧形成有缺口，可以使第一辊体和第二辊体背离于待测样的一侧敞开，基于此即可通过图像采集设备采集待测样的图像信息，进一步基于图像信息即可对待测样的弯曲应变进行判断。
68.在一些示例中，在将待测样设置在第一辊体和第二辊体的支撑侧的步骤之前还包括：在待测样上涂覆识别染料。
69.在待测样上涂覆散斑漆或散斑码，能够提高待测样的识别度，特别适用于图像采集设备采集待测样的弯折处的图像信息，使得弯曲应变的判断更加准确。
70.在一些示例中，极限弯曲应变检测方法还可以包括试样准备阶段，在试样准备阶段可以将待测样切割为60mm的正方形，并在正方形的待测样上形成试样变形区域；待测样的加工方式要求为铣削或线切割；试样变形区域宽度不小于20mm，可以用哑光漆喷涂成黑白相间的散斑状以提高图像采集设备的识别精度。
71.在实际图像采集过程中，可以选取待测样断裂前至断裂时刻前最后一张照片，计算出试样断裂时刻试样局部最大等效应变，每种待测样测量三个结果，通过平均法求得待测样断裂应变。
72.在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本
领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
73.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
74.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
75.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。