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圆棒试件疲劳实验

实验目的 :

1. 疲劳实验试件表面应变场测量

2. 裂纹预测

实验器材

1. MTS疲劳试验机；

2. XTDIC三维数字散斑应变测量系统；

3. 自喷漆、计算机、引伸计等。

4. 圆棒试件，直径10mm

实验现场

实验结果：

（1） 疲劳实验过程中，试件表面应变分布图：

疲劳实验过程中，试件表面应变分布

（2） 点对应变测量结果：

点间距

点对应变

（3）疲劳实验过程中，测试应变场，全场三维应变分析，预测裂纹产生

     测得的试件表面醉大应变区域与后来裂纹产生区域基本一致

试件表面应变分布

应变场变化---裂纹萌生

板料剪切实验装置

板料成形是一个非常复杂的塑性加工过程，包含多种应力应变状态，而材料在这些应变状态下表现出的力学特性关系到板料成形性能的好坏，全场三维应变，因此，对这些应变状态的研究具有重要的理论和工程应用意义。简单剪切作为一种常见的应变状态，在变路径加载下力学特性研究方面得到了较好的应用，复合材料全场三维应变，设计简单剪切试验十分必要。

如图1为简单剪切变形示意图。矩形试样上下部分被夹持住后，在夹具的作用下沿着加载方向发生相对运动，在运动过程中，中间变形部分的宽度 和试样长度保持不变，通过夹持部位沿着长度方向施加剪切力，使试样获得剪切位移 。

图1 简单剪切变形示意图

为了实现板料的剪切变形，设计试制了简单剪切试验装置，如图2所示，并利用本单位自主开发的三维数字散斑应变测量分析系统XTDIC，完成了不同材料的简单剪切试验，图3是软件应变分析界面。

图2 简单剪切试验装置

图3 利用XTDIC应变分析软件计算的剪切位移场

试验时，土木全场三维应变，将简单剪切试验装置安装在材料弯能拉伸试验机上，本单位是在微机控制电子弯能试验机RGM-4100上进行的，剪切变形位移由试验机来控制，图4是试样的几何尺寸和剪切变形前后试样。

图4 简单剪切试样

试验完成后，对数据进行处理，得到变形过程的变形梯度 ，进一步处理得到材料的剪应力-剪应变关系曲线，如图5和6为两种材料的剪应力-剪应变关系曲线。

图5 简单剪切试验剪应力-剪应变曲线

图6不同预应变下循环简单剪切试验剪应力-剪应变曲线

板料剪切实验装置主要用来进行单调简单剪切实验和循环简单剪切实验，通过XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统来研究板料的Bauschinger效应等，如图所示：

XTDIC三位数字散斑动态应变测量分析系统的处理云图：

剪切试样如图所示：

利用系统输出的力、工程应变等数据处理得到所需要的应力、应变等，结果表明，XTDIC三位数字散斑动态应变测量分析系统能米青确的获得所需数据，数据处理结果如图所示：