数字散斑DIC技术在板料冲压成形极限FLC测定的典型应用

板料变形过程中厚向应变的变化可用于成形极限判据，并得到了比较广泛的应用，如最大变薄率、厚度、梯度准则等。

以极限应变构成的成形极限图（FLD）常被用于确定指定的材料在受到拉伸、胀形或拉伸胀形结合时能够达到的变形程度。

测定成形极限图FLD的方法通常有三种：

1、理论计算。利用不同的拉伸失稳准则，作为判断发生颈缩与破裂的条件进行解析，但由于每种准则适用范围有限，使得计算结果与试验结果之间有一定差距。

2、数值模拟。在一定程度上可代替理论计算，获取材料的成形极限曲线, 但是关键问题在于如何在数值模拟中引入合理的判据，且模拟结果的精度受操作者经验水平的影响很大。

3、实验测定。在实验室条件下，根据标准实验测定极限应变并建立材料FLD的实验方法，可以获得更为真实、可靠的FLD，目前应用最为广泛。

新拓三维XTDIC-FLC板材成形极限测量系统，基于数字图相关法的板料成形极限应变的全场动态测量方法，通过对胀形试样开裂前一帧的应变数据进行处理获取不同应变路径下的极限应变，将极限应变值绘制在以主应变为纵坐标、次应变为横坐标的应变坐标系中，计算不同应变路径下的极限应变分布特征连线输出成形极限图。

传统的测量手段结合数字图像处理方法自动计算单个圆变形参数, 该方法处理的是在二维平台上经光学投影后的网格图像，存在一定的测量误差，仍存在多方面的不足：

(1) 以离线方式（工业软尺、工具显微镜）得到应变数据，对操作者的依赖性较大，精度和效率都不高。

(2) 网格应变测量方法的绘制工作量较大，且精度一般。

(3)只能对成形的最终状态进行测量，难以进行变形过程的动态监控, 而实验中又很难保证成形最终状态是试件表面刚好出现局部颈缩的极限状态。

XTDIC-FLC板材成形极限测量系统，是一种动态实时的测试方案，可以观测到成形过程的每一个瞬间，对材料的成形性能进行实际的测试验证，并可以和有限元模拟仿真结果进行对比印证分析。

FLC实验装置-DIC硬件组成示意图

动态实时测试—FLC板材成形极限测试

试验依据ISO 12004-2: 2008（或GB/ T 24171.2—2009)标准，制作9种规格试件依次进行冲压成形，计算试件的全场应变分布情况。设定裂纹路径和截面线方向，截取板料试样发生破裂的极限状态时的截面线数据，导出后进行拟合，输出试件成形状态下板料最终的极限应变值。

冲压后的试件

动态实时测试—FLC板材高温成形极限测试

XTDIC-FLC板材成形极限测量系统配合高温板材成形机，可以实现最高达900℃成形温度下的钣金件冲压分析、高温热加工研究（高强度钢板）。

动态实时测试—FLC汽车板材成形极限测试

通过XTDIC-FLC板材成形极限测量系统实测汽车铝合金板材在不同路径下的极限主、次应变，定量揭示出特定冲压条件下的成型极限FLC。

试件在不同变形状态的表面轮廓及应变分布

汽车板材冲压成形极限图

冲压后的试件

基于数字图像相关法（DIC）的板料成形极限应变测量方法，不仅可以测量板料成形最终状态的应变，而且能够快速、直观地测量板料试件在整个成形过程中的表面应变分布。

XTDIC-FLC板材成形极限测量系统可克服传统一些应变测量方法的不足，如难以重复定位，使用复杂费时，不能在线测量等，为解决板料成形极限应变测量的难题提供了一种有效测量方案。