一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法技术

本发明专利技术属于计量校准技术领域，具体公开了一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，步骤包括：获取金属试样，基于惠斯通电桥法获取金属试样的弯矩值；基于红外图像法与几何测量方法获取金属试样的目标弯矩值；基于所述目标弯矩值与所述弯矩值，采用差值最小法对惠斯通电桥法的桥压参数进行修正，获取最佳桥压，并将所述最佳桥压与金属试样的试样信息进行对应存储。相较于传统弯矩校准需要获取载荷和力臂两个物理量的方式，本发明专利技术采用应变法直接测量的方式获得弯矩，由于只有一个物理参量，因此提高了测量评定的准确性和实际操作的方便性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法


[0001]本专利技术属于计量校准
，特别是涉及一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法。

技术介绍

[0002]金属材料旋转弯曲疲劳试验是评估金属材料在循环加载作用下的疲劳行为的重要方法，通过对样品在复杂的载荷梯度下的反复旋转弯曲试验，从而评估其疲劳强度。
[0003]传统的旋转疲劳试验机对于弯矩的校准为施加载荷力方法，是一种间接方法，传统的弯矩校准需要知道载荷和力臂两个物理量，利用弯矩等于载荷与力臂的乘积方式，得到弯矩值,但引入载荷和力臂两个参量的同时便会引入两种误差，影响测量评定的准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，包括以下步骤：
[0006]获取金属试样的试样信息，基于所述试样信息，采用惠斯通电桥法获取金属旋转弯曲试验机的弯矩值；
[0007]基于红外图像法与几何测量方法获取目标弯矩值；
[0008]基于所述目标弯矩值与所述弯矩值，采用差值最小法对惠斯通电桥法的桥压参数进行修正，获取最佳桥压，并将所述最佳桥压与所述金属试样的试样信息进行对应存储。
[0009]可选地，采用惠斯通电桥法获取金属旋转弯曲试验机的弯矩值的过程包括：
[0010]基于电桥的桥压输出值、桥压以及电阻应变片的灵敏度系数获取金属试样的应变值；
[0011]基于所述金属试样的弹性模量、横截面对中性线的惯性矩、观测母线到中性线的距离以及所述应变值进行计算，获取所述弯矩值。
[0012]可选地，基于红外图像法与几何测量方法获取目标弯矩值的过程包括：
[0013]以金属试样中点为起点，沿轴向方向均分若干条标记线；
[0014]基于金属旋转弯曲试验机使金属试样形变，基于红外热像仪获取若干条所述标记线的运动轨迹；
[0015]基于所述运动轨迹获取金属试样变形前后所述标记线的位置变化大小；
[0016]基于位置变化最大的标记线，采用三点定圆法获取金属试样的最大挠度；
[0017]基于所述最大挠度，结合金属试样的长度获取所述目标弯矩值。
[0018]可选地，基于红外热像仪获取若干条所述标记线的运动轨迹的过程包括：
[0019]基于红外热像仪对金属试件弯曲平面内的标记线进行拍摄，获得所述标记线的红外图像；
[0020]分别获取金属试样形变前后的标记线坐标，基于金属试样形变前后的标记线坐标获取所述标记线的运动轨迹。
[0021]可选地，采用三点定圆法获取金属试样的最大挠度的过程包括：
[0022]基于位置变化最大的标记线以及相邻的标记线的坐标构建第一曲线方程；
[0023]基于位置变化最大的标记线以及相隔两侧标记线的坐标构建第二曲线方程；
[0024]基于所述第一曲线方程与所述第二曲线方程获取所述最大挠度。
[0025]可选地，基于金属旋转弯曲试验机使金属试样形变的过程中，采用小波阈值方法以及中值滤波方法对红外图像进行噪声去除，采用Retinex分解的二进小波增强算法进行红外图像的增强处理，并采用边缘探测方法将形变前后标记线的位置进行边缘识别。
[0026]可选地，基于所述目标弯矩值与所述弯矩值，采用差值最小法对惠斯通电桥法的桥压参数进行修正的过程包括：
[0027]构建弯矩阈值，当所述目标弯矩值与所述弯矩值的差值大于等于所述弯矩阈值时，则对所述桥压参数调整，直至所述目标弯矩值与所述弯矩值的差值小于所述弯矩阈值时，获取调整后的最佳桥压。
[0028]本专利技术的技术效果为：
[0029]本专利技术采用应变法测量金属试样的弯矩，采用图像法进行物理参量修正，从而直接获得金属试样的弯矩。相较于传统弯矩校准需要获取载荷和力臂两个物理量的方式，本专利技术采用应变法直接测量的方式获得弯矩，由于只有一个物理参量，因此提高了测量评定的准确性和实际操作的方便性。
[0030]本专利技术利用不同的金属材料发射率的差异性，采集金属试样的红外图像，通过试样上标记物质的运动轨迹，获得试样的最大变形(即挠度)，通过公式转换，得到弯矩值并作为目标值，用以修正应变法获得的弯矩值，从而得到旋转弯曲试验机的弯矩值，形成一种测量评定的方法。
附图说明
[0031]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例中的桥压可控电桥示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例中的试样变形前后标记的变化示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例中应变法测量与图像法修正的方法流程示意图。
具体实施方式
[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0036]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0037]如图1
‑
3所示，本实施例中提供一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法。
[0038]对于金属旋转弯曲疲劳试验机弯矩的测量，采用应变法测量的方法以及图像法修
正的方法：
[0039]采用惠斯通电桥法测量金属试样的应变，用于四点纯弯曲试验机弯矩的测量，分析布置应变片和组成测量电桥的不同组合，确定采集系统的最佳方案。
[0040]由公式1获得物理参量下的弯矩，
[0041][0042]其中：表示外力矩，E表示金属试样的弹性模量，I
z
表示试样的横截面惯性矩，t表示观测母线到中性线的距离，ε表示试样在外力矩作用下的应变值。
[0043]其中：ε可表示为
[0044]ε＝4
·
ΔU/(k
·
U) (2)
[0045]其中：ΔU表示输出电压的变化量，即桥压的输出值，U表示桥压，k表示电阻应变片的灵敏度系数。
[0046]由公式(2)可知，参数U的改变，可以改变应变量ε的值，因此改写公式(2)为
[0047][0048]其中：表示供电桥压的估计值，为输出电压的估计值,如图1所示。
[0049]应变方法测量的结果，需要由几何方法进行误差的修正。几何测量的方法是试样弯曲后观测母线的变形轨迹，即最大挠度值，表示为
[0050]δ＝M
·
(x2‑
L
·
x)/(2
·
E
·
I
z
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取金属试样的试样信息，基于所述试样信息，采用惠斯通电桥法获取金属旋转弯曲试验机的弯矩值；基于红外图像法与几何测量方法获取目标弯矩值；基于所述目标弯矩值与所述弯矩值，采用差值最小法对惠斯通电桥法的桥压参数进行修正，获取最佳桥压，并将所述最佳桥压与所述金属试样的试样信息进行对应存储。2.根据权利要求1所述的应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，其特征在于，采用惠斯通电桥法获取金属旋转弯曲试验机的弯矩值的过程包括：基于电桥的桥压输出值、桥压以及电阻应变片的灵敏度系数获取金属试样的应变值；基于所述金属试样的弹性模量、横截面对中性线的惯性矩、观测母线到中性线的距离以及所述应变值进行计算，获取所述弯矩值。3.根据权利要求1所述的应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，其特征在于，基于红外图像法与几何测量方法获取目标弯矩值的过程包括：以金属试样中点为起点，沿轴向方向均分若干条标记线；基于金属旋转弯曲试验机使金属试样形变，基于红外热像仪获取若干条所述标记线的运动轨迹；基于所述运动轨迹获取金属试样变形前后所述标记线的位置变化大小；基于位置变化最大的标记线，采用三点定圆法获取金属试样的最大挠度；基于所述最大挠度，结合金属试样的长度获取所述目标弯矩值。4.根据权利要求3所述的应变法金属旋转弯曲试验机的评测方法，其特征在于，基...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪刚，见革君，陈思文，赵阳，宋洋，朱林茂，韩浩然，
申请(专利权)人：钢研纳克检测技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：