一、系统用途
本系统自动采集杯突试验时板料变形的序列视频图像，基于数字图像相关法技术，自动计算板料成形的三维全场应变，从而生成成形极限曲线FLC。
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二、系统特点
板料成形极限曲线FLC是板料成形的重要指标数据，传统试验方法获取FLC极其及其麻烦，如在板料腐蚀网格，成形后多采用工具显微镜进行测量。
传统方法的缺点：
? 1）应定位各种应变发生的曲线，但是这将花费大量的时间(每个宽度都要做大量的试验)；
? 2）断裂后曲线需要更改；
? 3）仿真中需要补偿两条曲线的差别，而且要给一定的余量；
? 4）一些材料需要比平时更小的网格。
XJTUFLC 杯突和板料成形试验系统的优点：
? 1）每个试验可以获得更多的数据，一组试验可以得到大量的数据, 例如：断裂极限曲线、各种应变的极限曲线、板材外部和中间的结果；
? 2）高精度测量，高精度的材料数据，测试结果接近生产；.
? 3）快速得到结果、成本低廉的试验；
? 4）无需进行断裂试样结果评估补偿。
三、依据标准
ISO-FDIS 12004-2-2008. Metallic materials — Sheet and strip —Determination of forming-limit curves —
Part 1: Measurement and application of forming-limit diagrams in the press shop
Part 2: Determination of forming-limit curves in the laboratory
GBT 24171.1-2009 金属材料 薄板和薄带 成形极限曲线的测定
第1部分：冲压车间成形极限图的测量及应用
第2部分：实验室成形极限曲线的测定
GBT 15825.1-2008 金属薄板成形性能与试验方法
第1部分：成形性能和指标
第2部分：通用试验规程
第3部分：拉深与拉深载荷试验
第4部分：扩孔试验
第5部分：弯曲试验
第6部分：锥杯试验
第6部分：锥杯试验
第7部分：凸耳试验
第8部分：成形极限图(FLD)测定指南
四、系统原理
ISO-FDIS 12004-2-2008和GBT 24171.1-2009 对用于FLC 实验的试件要求：
1. 平面金属试件
2. 厚度范围：04~4mm
3. 最少5种不同结构的试件，从窄条状到圆形
4. 每种结构的试件至少3个
5. 拍摄速度不小于10帧/s
6. 变形速率：1.0~2.0mm/s
7. 破裂位置发生试件正中间
五、FLC计算基本流程
1. 对全部的试件进行散斑三维全场变形、应变计算
2. 对于每个试件，找出破裂前的一个状态
3. 在破裂前的状态上，建立3~5条间距2mm左右的平行截线，对于次应变>=0的情况，要求截线尽量垂直于裂纹方向（偏差在25°以内），对于次应变<0的情况，要求截线尽量平行于试件边缘（主应变方向），截线长度尽量长，但不能到试件边缘。
图 6 平行截线
4. 输出截线数据
5. FLC模块读入多个试件的多组截线数据
6. 每一组截线数据，都包含主应变、次应变两组数据，对每组数据分别进行二次曲线拟合，得到二次曲线的极值（对于主应变是最大值，次应变是最小值），这两个机制分别作为一个点的X,Y坐标，形成FLC图上的一个点。
7. 多组截线得到多个点，拟合这些点就可以得到FLC曲线
8. 输出FLC曲线数据
图 7 FLC 显示
图 8 自动生成的成形极限曲线FLC>
六、系统组成
1）三维全场应变分析系统（XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统）
2）杯突和板料成形试验机：进口板料成形试验机价格在60万美元以上，价格昂贵；西安交通大学自研的板料成形试验机，性价比高，功能强大，更适用于国内用户使用。
图 9 各种进口的杯突和板料成形试验机
图 10 自研的30吨板料成形和杯凸试验机（30吨以上的杯突试验机，冲头直径大于100mm）
自研的30吨板料成形和杯凸试验机与常用的6吨杯凸试验机的区别
自研的“30吨板料成形和杯凸试验机”与目前市场上常用的6吨杯凸试验机区别很大：
一是冲头直径从20mm增加为100mm，可以进行FLC检测。传统的6吨杯凸试验机无法进行FLC检测；
二是冲压力从6吨增加为30吨。传统的6吨杯凸试验机冲头直径只有20mm，需要的冲压力较小（6吨左右）；而板料成形试验机采用直径100mm冲头，需要30吨以上的冲压力。
三是执行的标准不同。传统的6吨杯凸试验机采用GB4156-2007、 GB15825.3标准，而新的30吨板料成形试验机在执行GB4156-2007、GB15825.3标准的基础上，重点支持2009最新的GB/T24171.1、GB/T 24171.2标准（国家标准为ISO-FDIS 12004-2-2008）
自研的30吨板料成形和杯凸试验机的性能指标
板料成形和杯突试验机主要用于金属薄板的工艺性试验。本产品主机采用液压夹紧、伺服冲压，冲压速度可预先设定，杯突夹具装卸试样方便，试样送入后，按自动按钮即可完成夹紧、冲压，试样出现裂纹自动停车，并且易于观察裂纹，并有峰值记忆功能，即最大冲压力、变形高度自动记忆。变形深度、冲压力采用LCD显示屏显示，按键操作，可预先设定变形深度。用于杯突试验、FLD试验、FLC试验。
杯突试验机采用伺服电机带动减速机，夹紧时通过同步传动组件，带动伺服冲压系统同步向上，然后夹紧系统发讯，冲压系统自动冲压，测量系统同步自动测量板材变性值，当试样出现裂纹时，测量系统自动显示杯突值。杯突夹具为敞开式结构，便于观察板材是否出现裂纹。杯突夹具压模结构采用球窝自动调心结构，以保证试样夹紧时试样夹紧力受力均匀。
产品执行标准：GB4156-2007、GB/T24171.1、GB/T 24171.2、 GB15825.3标准。
主要技术指标
1) 可试板材厚度：金属板0.2~4 mm
2) 板材最大宽度：180 mm
3) 杯突示值误差：±0.01 mm
4) 杯突测量分辨力：0.001 mm
5) 冲压力：300 kN
6) 冲压力有效测量范围：6kN~300kN
7) 冲压力示值误差：±1%
8) 冲头行程：120 mm
9) 冲压速度：0.01~130mm/min
10) 最大夹紧力：300kN
11) 夹紧力相对误差：±2%
12) 夹紧活塞行程：38mm
GBT 24171.1-2009 金属材料 薄板和薄带 成形极限曲线的测定
第1部分：冲压车间成形极限图的测量及应用
第2部分：实验室成形极限曲线的测定
