本发明涉及一种材料力学性能测试方法，尤其涉及一种基于红外光源加热和dic光学测量装置的双轴拉伸力学性能测试方法。
背景技术：
1、板材在变形的过程中受到外力作用产生永久变形，但板料表面不出现裂纹等缺陷时所能达到的变形程度，称为材料的成形性能，即在某种加工条件下，板料产生永久变形而不发生断裂或失稳(失效)的能力。成形极限是评价材料成形性能的指标，可以判断板料在变形过程中的最大变形能力，宏观上，是板料在安全区域与失效区域(破裂或起皱)的界限。通常获得板料成形极限的方法有nakazima法、marciniak法和双轴拉伸法。这三种方法在获得板料在不同温度或应变速率下的成形极限都需选取合适的加热条件和应变测量方法，才能够获得准确度更高的成形性能。
2、早期应变的测量主要使用网格法，在试验之前预先在板料上印制一层规则排列的方形或者圆形网格，通过测量变形前后网格的尺寸变化来获得试件的应变。以圆形网格为例，板料发生变形后，圆形变为椭圆形，椭圆主轴的方向看作是应变的主方向，椭圆主轴的大小和圆直径的差值是主方向长度的变化量，就可计算出板料试验前后的应变。尺寸的测量最初主要是使用尺子，后来发展为使用显微镜测量，虽然精度提高，但是效率低，测量结果主观性强，导致同一种材料的fld始终没有一个统一的标准，而且网格法只能测量板料初始状态和结束状态的应变，并不能获得板料在试验中的应变变化情况。因为这些缺点，测量应变的方法后续又发展了电阻应变计、应变片、光栅应变测量等，这些应变测量方式中如电阻应变计、应变片需要与被测物体直接接触，可能会对其表面造成损失，影响测量结果的准确性和可靠性，并且只能在局部区域进行测量，难以全面获取被测物体的形变信息；而光栅应变测量需要专用的光学设备，成本高，操作校准繁琐，并且对环境光线和稳定性要求较高。总的来说，传统的应变测量方式在接触性、局部性、复杂性和适用范围等方面存在一些局限性，因此需要配合新的测量应变的方法来获得板料的成形极限。
3、在双轴拉伸试验中，加热十字形试样的方法有很多，最常见的有感应加热法、直接电阻加热法、炉内加热法、激光束加热法等，其中感应加热法就是在十字形试样中心区域的一侧前放置圆柱形电感线圈进行加热吗，最高可达到950℃；直接电阻加热法利用gleeble材料模拟器的加热系统对十字形试样施加电流，可以对十字形试样的中心区域进行加热；激光加热法利用激光束对试样进行局部加热。但上述的加热方法存在很多缺点，如加热不均匀，影响试验结果的准确性，能耗高使试验成本提高，有些加热方式与试样直接接触，可能会对试样造成损失或污染。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明公开了一种基于红外光源加热和dic光学测量装置的双轴拉伸力学性能测试方法，配合双轴拉伸试验机及十字形试样可进行双轴拉伸试验，得到金属板材的相关力学性能，如成形极限等。
2、本发明提供了一种结合红外光源加热和利用dic光学测量装置检测应变的双轴拉伸力学性能测试方法，整套装置包括dic光学测量装置、双轴拉伸热变形测试装置、1400℃非接触式红外加热装置、伺服电动缸、伺服电动缸控制装置。
3、进一步地，所述dic光学测量装置全称为数字图像相关(digital imagecorrelation,dic)光学测量装置，是一种非接触式应变测量方式，它通过在被测物体表面施加一系列高对比的图案，通过施加喷墨等方式，然后使用高分辨相机拍摄这些图案在不同加载状态下的变形情况，并通过对比不同图案在不同状态下的像素位移，计算出物体表面的形变情况，根据形变情况，可以推导出物体的应变分布等参数。dic光学测量装置相较于其他的应变测量方法，具有非接触性、高精度、高灵活性、实时性和大视场等优点。试验时将dic光学测量装置放置在双轴拉伸热变形测试装置的前面，调试设备后使用标定板进行标定，将镜头对准已进行散斑喷涂的试样中心，调整参数并在开始拉伸时进行图像采集，待试验结束后对采集到的图像进行后处理，得到相应的应变数据等；
4、进一步地，所述1400℃非接触式红外加热装置的主体部分是一根圆柱形玻璃棒，通过程序设定，可实现各种试验的升温与降温需求，最高加热温度可达到1400℃。试验时将红外加热装置置于双轴拉伸热变形测试装置的后方，将圆柱形玻璃棒对准并紧靠于十字形试样中心，但不接触试样。红外加热法相较于其他加热方法既避免了与试样直接接触，又能够快速提供能量缩短加热时间，能耗也低，并且最主要的一点，其能够通过控制红外辐射的强度和时间来精确控制试样的温度；
5、进一步地，所述双轴拉伸热变形测试装置是整体试验的主要装置，利用双轴拉伸热变形测试装置的夹具将经过散斑喷涂的试样固定，试验时通过框架随行运动将水平方向的单轴力转换为双轴力，实现对十字形试样的双轴拉伸；
6、进一步地，所述伺服电动缸通过一端与伺服电动缸控制装置相连，一端与双轴拉伸热变形测试装置水平方向框架相连，框架另一端与夹具相连，将伺服电动缸控制装置输出的指令传达给双轴拉伸热变形测试装置，实现水平方向的拉伸运动；
7、进一步地，所述伺服电动缸控制装置通过输入指令控制伺服电动缸进行运动，可实现对试验样件应变量的准确控制；
8、进一步地，所述的基于红外光源加热和dic光学测量装置的双轴拉伸力学性能测试方法适用于金属材料，如铝合金、钛合金及高温合金等。
9、本发明相对于现有技术，取得了以下技术效果：
10、本发明应用于金属材料的成形极限研究中，整个试验原理简单，操作过程简便，试验设备占地小，对环境要求低，1400℃非接触式红外加热装置的温控程序能满足大部分温度调控需求，并且简单易学，红外光源加热能使能量集中，缩短加热时间，降低能耗；dic光学测量装置可以实时监测物体在加载过程中的变形情况，能够实现亚像素级别的测量精度，并且不会对被测物体造成损失，利用dic光学测量装置测量应变能够提高试验的准确性和简便灵活性。在双轴拉伸试验时同时使用这两种设备，保证加热保温过程高效且可靠，动态观察拉伸变形全过程并获取全场应变数据，测量数据精确，使得获得的主应变、次应变数据等更加可靠，得到的成形极限曲线更接近于材料本身的性能，并能够节省整体的试验时间与成本，大大提高试验的准确性和可靠性。
1.一种基于红外加热和dic测量装置的双轴拉伸测试方法，其特征在于，通过实验装置对十字形试样进行测试，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于红外加热和dic测量装置的双轴拉伸测试方法，其特征在于，所述红外光源加热是指采用1400℃非接触式红外加热装置（3）对试验样件中心进行加热，最高加热速率为100 ℃/min，通过热电偶将采集到的样件温度数值信号反馈给1400℃非接触式红外加热装置（3），从而对样件温度进行负反馈调节，实现对样件的温度控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外加热和dic测量装置的双轴拉伸测试方法，其特征在于，所述伺服电动缸（4）一端与伺服电动缸控制装置（5）相连从而接受指令，一端通过传动杆（7）与左右两侧的框架（8）相连，框架（8）的另一侧与夹具（9）相连，从将伺服电动缸控制装置（5）的指令通过传动杆（7）传递给框架（8），进而传递给试验样件，使得试验样件在水平方向上两端发生移动变形。
4.根据权利要求1所述的一种基于红外加热和dic测量装置的双轴拉伸测试方法，其特征在于，步骤3：正式试验前首先对十字形试样施加一个预紧力，消除双轴拉伸热变形测试装置（2）之间的机械间隙。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外加热和dic测量装置的双轴拉伸测试方法的装置，其特征在于，包括dic光学测量装置（1）、双轴拉伸热变形测试装置（2）、1400℃非接触式红外加热装置（3）、伺服电动缸（4）、伺服电动缸控制装置（5）、圆柱形玻璃棒（6）、传动杆（7）、框架（8）和夹具（9）；将dic光学测量装置（1）放置在双轴拉伸热变形测试装置（2）的前方；1400℃非接触式红外加热装置（3）放置于双轴拉伸热变形测试装置（2）的后方，并将圆柱形玻璃棒（6）对准并紧靠于十字形试样；通过双轴拉伸热变形测试装置（2）上的夹具（9）对十字形试样进行每端夹紧；所述伺服电动缸（4）一端与伺服电动缸控制装置（5）相连从而接受指令，一端通过传动杆（7）与左右两侧的框架（8）相连，进而与试验样件相连。
