新拓三维应变测量系统助力汽车板料成形极限测量

清风月

新拓三维应变测量系统助力汽车板料成形极限测量

　　影响电动汽车续航里程的因素众多，总的来说主要有动力电池能量密度、整车质量、空气阻力系数等。相关研究表明，新能源汽车每减少100Kg重量，续航里程可提升10%-11%，还可以减少20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。
　　常见的汽车轻量化方式，通过新型结构设计，降低车身质量和空气阻力；采用冲卯工艺代替传统的焊接工艺，实现汽车轻量化；采用密度小、强度高的新材料，比如铝合金、镁合金、截面厚度较薄高强度钢等，减轻车辆装备质量，降低整车能耗，在原有电池容量的基础上，实现续航里程的增长。
　　近年来，汽车制造商纷纷采用新型高强钢，结合新型冲压工艺来生产制造零部件。成形极限直接反映在冲压加工过程中，板料在塑性失稳前所能达到的最大变形程度，是各种不同成形工序能否顺利成形的重要依据。
　　成形极限在板材成形、冲压工艺环节中至关重要，它可以评定板材局部成形性能，判断模具结构、冲压工艺的合理性，并可以采取改进方案，检查和改善复杂形状零件的成形方案；它也有助于合理选材及毛坯确定，并对冲压生产进行监控，判断数值模拟中板料失稳。
　　传统的测量手段一般利用单个圆形图案，在板料产生变形时近似变成椭圆的性质，采用工业软尺或工具显微镜直接测量椭圆的长轴和短轴长度，近似获取单个圆所在区域的最大、最小主应变。该方法存在一定的局限性：
　　1、以离线方式得到应变数据，过于依赖操作者的经验，精度和效率不高；
　　2、网格图案绘制的工作量较大，精度一般；
　　3、无法进行变形过程中的动态监控，且难以保证成形的最终状态是试件表面刚好出现局部颈缩的极限状态。
　　为克服传统测量手段的不足，引入数字图像相关技术的视觉测量手段，通过跟踪和匹配变形前后所采集图像的灰度信息，来测量物体在各种载荷作用下表面整体的瞬时位移场和应变场。
　　新拓三维应变测量板材成形极限测量系统，基于数字图像相关法技术，通过采集杯突试验时板料变形的序列视频图像，并基于网格应变分析、数字图像相关法测量等技术直接获得极限应变量，输出成形极限曲线FLC并建立成形极限图。
　　测试采用板料为22MnB5高强度钢，厚度为2mm，整个板料成形极限测量流程按照国标GB/T 24171.2-2009进行。将XTDIC-FLC系统相机等测量单元架设在板料试验机上方，两个相机呈25度夹角，组成双目测量系统。
　　测定板料成形极限曲线，采用刚性凸模对高强钢件进行胀形的方法。按照国标要求，加工各种规格的高强钢板料件，每种规格至少三个高强钢板料件。