一種自沖鉚接頭的力學性能檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自沖鉚接頭的力學性能檢測方法，系統(tǒng)組成包括鉚接試件、材料力學性能試驗裝置、電子顯微鏡、圖像采集卡以及圖像分析處理系統(tǒng)等。本發(fā)明設計了雙鉚接頭試件；利用由電子顯微鏡構成的圖像觀測系統(tǒng)獲取鉚扣機械內鎖區(qū)形變前后的圖像序列；試件受載前，在鉚釘角剖切面形成的面域內和面域外各選取一個模板圖像；通過相關分析法分析計算形變過程圖像序列中的單幅圖像，利用最大相關系數(shù)匹配得到模板圖對應的目標圖，通過計算模板圖與目標圖之間相對滑動量得到自沖鉚接頭鉚扣機械內鎖的滑移特征量，據此可全面評估自沖鉚接頭的質量水平，為自沖鉚接頭的有關研究、設計、工藝制造等提供科學依據。
【專利說明】一種自沖鉚接頭的力學性能檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種金屬構件的力學性能檢測方法，特別涉及一種自沖鉚接頭的力學性能檢測方法。
【背景技術】
[0002]自沖鉚是一種薄板材料新型冷壓嵌鉚連接方法，板材連接過程通過沖頭將一個半中空鉚釘壓入板材，鉚釘管腿端部在被嵌入板件過程中向四周翻開形成鉚扣機械內鎖，在不破壞下層板料整體強度的前提下實現(xiàn)多層板件的連接。自沖鉚連接技術具有工序簡單、連接強度高等特點，在汽車輕量化設計制造領域占有重要地位，被譽為下一代新型連接技術，此種技術已在國外高端汽車行業(yè)得到應用，如奧迪AS，單車鉚釘數(shù)目已達到2400多個。
[0003]自沖鉚接頭的力學性能測試是構件質量評價分析的重要環(huán)節(jié)之一。大量研究結果及實際應用表明，自沖鉚接頭機械內鎖區(qū)的滑移是導致接頭失效的主要誘因，因此，自沖鉚接頭機械內鎖滑移的定量及定性分析已成為針對此類構件力學性能測試的重要內容。然而，自沖鉚接頭的力學性能測試目前還在借用傳統(tǒng)的材料力學性能分析測試方法與手段，即，將自沖鉚接頭兩端安裝于材料力學性能試驗機的夾具中進行單向拉伸，通過測得的載荷/位移曲線求出接頭的強度極限。采用這種方法只能提取反映構件宏觀力學特性參數(shù)的載荷值和位移值，特別地，對于自沖鉚接頭的形變量只反映了構件宏觀總變形量，無法測得自沖鉚接頭失效前期鉚扣機械內鎖滑移的特征量。雖然，在構件力學性能試驗過程中，可以在接頭附近安裝引申計或應變片來獲取鉚扣機械內鎖滑移的相關信息，但是，引申計或應變片的輸出參數(shù)也只能反映出傳感器有效測試段的宏觀變形；另外，當循環(huán)載荷次數(shù)較大或形變量較大時，還會引起引申計、應變片的損害等問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是傳統(tǒng)自沖鉚接頭力學性能測試過程中無法提取自沖鉚接頭受載情況下鉚扣機械內鎖滑移特征量的問題，從而提出了一種基于圖像分析處理的力學性能檢測方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:一種自沖鉚接頭力學性能檢測方法，具體包括以下步驟: 步驟一、板材自沖鉚連接接頭的成形:
加工長為100?200 mm、寬為30、0 mm、厚為1?5 mm的兩塊大小相同的金屬板材,沿兩塊板長方向搭接，搭接尺寸為2(T50 mm且保證板材長方向的兩邊對齊，利用鉚接設備在板材的搭接處且沿板寬方向依次加工成形雙鉚釘自沖鉚接頭；
步驟二、雙鉚接頭試件的加工:
利用電火花線切割設備依次沿所述雙鉚釘自沖鉚接頭長方向的兩邊且通過鉚釘中心軸做縱向剖切，去除雙鉚釘自沖鉚接頭兩邊剖切的材料，保留雙鉚釘自沖鉚接頭剖切后的中間材料，并對剖切后的雙鉚接接頭的剖切面進行打磨和清洗，作為力學性能試驗的雙鉚接頭試件；步驟三、雙鉚接頭試件的安裝:
將步驟二中所述的雙鉚接頭試件的兩端分別裝夾于材料力學性能試驗機的兩個夾具
中；
步驟四、圖像采集裝置的安裝:
在完成所述步驟三的基礎上，將電子顯微鏡與計算機主機相連，并將電子顯微鏡的鏡頭對準所述雙鉚接頭試件的剖切面中的自沖鉚接頭鉚扣機械內鎖區(qū)；
步驟五、模板圖像的提取:
在完成所述步驟四的基礎上，進一步調整顯微鏡鏡頭，選取雙鉚接頭試件機械內鎖區(qū)中鉚釘腳刺入下板的區(qū)域為雙鉚接頭試件待檢測區(qū)域，并在鉚釘角剖切面形成的面域范圍以內，選取大小為mXn的第一塊灰度圖像，其中，m和n分別代表圖像的縱向像素數(shù)和橫向像素數(shù)，并將所述mXn的第一塊灰度圖像作為第一模板圖像7；;其次，在所述雙鉚接頭試件待檢測區(qū)域中，且在鉚釘角端部刺入的板材區(qū)域選取大小為mXn的第二塊灰度圖像，并將所述為mXn的第二塊灰度圖像作第二模板圖像T2 ；
步驟六、雙鉚接頭試件機械內鎖區(qū)圖像采集:
在雙鉚接頭試件端部施加載荷力，在雙鉚接頭試件受載過程中，利用所述步驟四提及的電子顯微鏡對雙鉚接頭試件鉚扣機械內鎖區(qū)進行觀測，同時，利用計算機采集和保存用電子顯微鏡觀測到的圖像序列；
步驟七、模板圖像與目標圖像的匹配: 進一步，所述步驟七可分為如下幾個子步驟:
步驟A:將步驟六所述的用電子顯微鏡觀測到的圖像序列的單幅圖像轉換為灰度圖，并提取大小為mXn的圖像，作為目標圖像，m和n分別代表目標圖像的縱向像素數(shù)和橫向
像素數(shù)；
步驟B:將所述的目標圖像分別與所述步驟五中的第一模板圖像和第二模板圖像T2比較，分別計算目標圖像與第一模板圖像T1和第二模板圖像T2的圖像的相關系數(shù)；
步驟C:遍歷所述圖像序列中的單幅圖像，重復所述步驟A和步驟B，依次提取單幅圖像中不同位置點坐標所對應的大小為mXn的目標圖像，并分別與所述的第一模板圖像T'和第二模板圖像T2比較，計算圖像的相關系數(shù)，圖像的相關系數(shù)的計算采用如下的公式:
【權利要求】
1.一種自沖鉚接頭的力學性能檢測方法，其特征在于具體包括以下步驟: 步驟一、板材自沖鉚連接接頭的成形: 加工長為100~200 mm、寬為30、0 mm、厚為1~5 mm的兩塊大小相同的金屬板材,沿兩塊板長方向搭接，搭接尺寸為2(T50 mm且保證板材長方向的兩邊對齊，利用鉚接設備在板材的搭接處且沿板寬方向依次加工成形雙鉚釘自沖鉚接頭； 步驟二、雙鉚接頭試件的加工: 利用電火花線切割設備依次沿所述雙鉚釘自沖鉚接頭長方向的兩邊且通過鉚釘中心軸做縱向剖切，去除雙鉚釘自沖鉚接頭兩邊剖切的材料，保留雙鉚釘自沖鉚接頭剖切后的中間材料，并對剖切后的雙鉚接接頭的剖切面進行打磨和清洗，作為力學性能試驗的雙鉚接頭試件； 步驟三、雙鉚接頭試件的安裝: 將步驟二中所述的雙鉚接頭試件的兩端分別裝夾于材料力學性能試驗機的兩個夾具中； 步驟四、圖像采集裝置的安裝: 在完成所述步驟三的基礎上，將電子顯微鏡與計算機主機相連，并將電子顯微鏡的鏡頭對準所述雙鉚接頭試件 的剖切面中的自沖鉚接頭鉚扣機械內鎖區(qū)； 步驟五、模板圖像的提取: 在完成所述步驟四的基礎上，進一步調整顯微鏡鏡頭，選取雙鉚接頭試件機械內鎖區(qū)中鉚釘腳刺入下板的區(qū)域為雙鉚接頭試件待檢測區(qū)域，并在鉚釘角剖切面形成的面域范圍以內，選取大小為mXn的第一塊灰度圖像，其中，m和n分別代表圖像的縱向像素數(shù)和橫向像素數(shù)，并將所述mXn的第一塊灰度圖像作為第一模板圖像7；;其次，在所述雙鉚接頭試件待檢測區(qū)域中，且在鉚釘角端部刺入的板材區(qū)域選取大小為mXn的第二塊灰度圖像，并將所述為mXn的第二塊灰度圖像作第二模板圖像T2 ； 步驟六、雙鉚接頭試件機械內鎖區(qū)圖像采集: 在雙鉚接頭試件端部施加載荷力，在雙鉚接頭試件受載過程中，利用所述步驟四提及的電子顯微鏡對雙鉚接頭試件鉚扣機械內鎖區(qū)進行觀測，同時，利用計算機采集和保存用電子顯微鏡觀測到的圖像序列； 步驟七、模板圖像與目標圖像的匹配: 進一步，所述步驟七可分為如下幾個子步驟: 步驟A:將步驟六所述的用電子顯微鏡觀測到的圖像序列的單幅圖像轉換為灰度圖，并提取大小為mXn的圖像，作為目標圖像，m和n分別代表目標圖像的縱向像素數(shù)和橫向像素數(shù)； 步驟B:將所述的目標圖像分別與所述步驟五中的第一模板圖像和第二模板圖像T2比較，分別計算目標圖像與第一模板圖像T1和第二模板圖像T2的圖像的相關系數(shù)； 步驟C:遍歷所述圖像序列中的單幅圖像，重復所述步驟A和步驟B，依次提取單幅圖像中不同位置點坐標所對應的大小為mXn的目標圖像，并分別與所述的第一模板圖像T'和第二模板圖像T2比較，計算圖像的相關系數(shù)，圖像的相關系數(shù)的計算采用如下的公式:
【文檔編號】G01M13/00GK103592114SQ201310565579
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】曾凱, 何曉聰, 丁燕芳, 鄧成江, 楊慧艷, 周森, 邢保英, 劉恩 申請人:昆明理工大學