塑性加工中的应变分析方法.doc

塑性加工中的应变分析方法1. 应变测量方法传统的应变测量方法：涂层法，网格法；很少用了。电测法：包括电阻式，电容式和电感式；目前最最常用的就是电阻应变片，后两者少用；还有光测法：云纹法，全息干涉等；现在发展较快的是光纤传感技术，也比较实用。还有就是数字图像处理技术了，利用CCD拍照来处理测量应变，有很多优势；另外X射线等也有少量应用。现在介绍几种高精度的应变测量方法。1.1 多通道高精度应变测量技术研究多通道高精度应变测量技术研究是一种新型多通道应变测量系统,该系统能够消除测量环节中的运算放大器、A/D转换器及电桥供电电源漂移的影响,具有极高的测量精度和稳定性。该测量原理不仅可应用于应变测量系统,还可应用于温度、压力等测量系统中,具有非常广泛的使用范围。1.2应变测量的激光频法光学虽然是一门古老的学科，但近年来它对于科学和技术的重要性却达到了登峰造极地步。近代光学的一个重要发展就是逐步形成了一个新的光学分支傅里叶光学。全息术、光学传递函数和光学信息处理作为傅里叶光学的实际应用发极为迅速而被引进了越来越多的科学技术部门。近代光学也给实验应力一应变分析带来许多理论上和方法上的重大突破，并逐步形成了一个分支光测力学。由现代光学理论知道，Fraunhofer衍射装置为傅里叶频谱分析器。在傅里叶频谱分器中，当激光正射前焦面的图像时，其后焦面上形成一个个衍射斑，即傅里叶频谱;前面上的图像发生变形时后焦面上的频谱亦发生改变，通过分析频谱的这种改变量就可以得图像变形的信息。几年前作者根据这一思想，通过对光栅的傅里叶频谱进行严格的数推导，找到了光栅变形前后其频谱之间的对应关系，提出了有限变形与转动的激光频谱析法，成功地对圆环的大变形与大转动进行了测量。随着光栅制造技术的发展和研究工作的深人，最近的研究工作表明新方法不但可以测量大变形与大转动，而且可以测小变形，方法简单易行，适合现场实测，是一种很有前途的应变测量法。1.3基于双恒流源法的高精度应变测量技术应变、应力测量是材料、构件设计与分析的重要手段，通过弹性敏感元件，还可将其他物理量(如力、力矩、压力、加速度等)转换成应变，构成应变式传感器，实现对其的测量。因此，应变测量在工程上具有重要应用。应变测量属于微弱信号测量，需要检测出几十m的变化，且应变片本身的温度效应、测量电路及测量环境等的影响，为应变测量带来了困难。传统的应变测量大多采用电压源供电的电桥形式，如全桥半桥、1/4桥，但是桥路输出非线性较大，减小非线性误差的主要措施为采用差动电桥1，恒流源供电的全桥应变测量方案2。2 几种新颖的应变分析方法2.1一种新的动脉壁应变分析方法弧长分析方法从动脉管上切下一个小圆环,再沿径向切开,动脉壁会自动张开。这个张开状态被定义为动脉壁零应力状态。众所周知,应变分析应从零应力状态开始,即从零应力状态几何量测量开始。目前,已有两种零应力状态几何量测量进行动脉壁应变分析的方法。一个是直接测量所定义的张开角方法;另一个是假设张开状态的动脉壁为一个标准圆弧段,同时,定义存在有端面角。本文发展了一个新的动脉壁零应力状态测量方法和动脉壁应变分析方法,即测量动脉壁零应力状态的真实内外侧弧长,以此为基础对动脉壁进行应变分析。对白兔主动脉、颈动脉、和股动脉我们比较了三种测量分析方法。三种动脉壁应变分析方法中弧长分析方法是较好的分析方法。在动脉壁假设为均质材料的情况下,最好采用弧长分析方法。在测量动脉壁零应力状态的几何尺寸时,小圆环试件的纵向长度在D/2到2D范围内对测量结果没有影响。众所周知,动脉壁的零应力状态并非是标准圆弧状。原因是动脉壁材料的非均匀性。弧长分析方法是建立在计算机图像测量基础上,直接测量动脉壁零应力状态非圆弧状的内外侧弧长(见图2)。在此基础上,将非圆弧状由数学变换方法变换为标准圆弧状,由此进行动脉壁均匀介质假设的应变分析。