CN114295436A - 剪切试样及断裂应变测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了剪切试样及断裂应变测试方法，属于板材性能测试技术领域，本发明要解决的技术问题为如何准确预测金属板料在剪切应力状态下断裂现象，提出的方法和手段能够保证试样在拉伸变形过程中更接近纯剪应力状态，从而更加符合实际情况，采用的技术方案为：一种剪切试样，该剪切试样采用矩形金属板，矩形金属板的中心位置设置有长条槽，长条槽两端处分别设置有试验槽一和试验槽二，试验槽一位于长条槽的上方，试验槽二位于长条槽的下方；其中，试验槽一包括圆孔一和细槽一，圆孔一设置在长条槽端部的上方，细槽一的一端与圆孔一相连通，细槽一的另一端延伸至矩形金属板的一侧边的边缘处。本发明还公开了剪切试样的断裂应变测试方法。
Description
技术领域
本发明涉及板材成形性能测试技术领域，具体地说是一种剪切试样及断裂应变测试方法。
背景技术
汽车轻量化在节能减排、保护环境，实现碳达峰、碳中和等方面有着重要的作用，采用轻质材料替代传统的钢材是实现汽车轻量化最显著最重要的措施。而轻质材料当中两种材料起到关键作用：先进高强钢和铝合金。先进高强度钢在实现减重的同时，仍具有较高强度和较好塑性，得到了广泛的应用。铝合金的密度是钢密度的三分之一，回收率高，易加工成型防撞性强，故也是极具潜力的汽车轻量化材料。先进高强钢和铝合金在冲压过程中容易发生回弹现象，降低尺寸精度。为减小回弹往往会在模具上设计较小的弯曲圆角半径，同时在冲压过程中使用较大的压边力，但随着弯曲圆角半径减小出现了板料靠近弯曲圆角附近提前发生断裂的现象，该现象的断裂裂纹与模具圆角平行，断口处几乎没有明显的材料减薄。在厚度方向上，由于断口方向与拉伸主应力方向成45°角，因此在汽车工业中拉伸状态下的弯曲圆角提前断裂的现象为“剪切断裂”。
由于在冲压过程中发生的这种小圆角半径拉弯变形，材料在这种变形过程中受到复杂的剪应力作用，如何确保在拉伸实验过程中所设计试样更接近纯剪应力状态、如何准确预测金属板料在小圆角附近弯曲成形发生的剪切断裂现象，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种剪切试样及断裂应变测试方法，所设计的试样在拉伸过程中更接近纯剪应力状态，并提出一种断裂应变测试方法，来准确预测金属板料在剪应力状态下成形发生的剪切断裂现象。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种剪切试样，该剪切试样采用矩形金属板，矩形金属板的中心位置设置有长条槽，长条槽两端处分别设置有试验槽一和试验槽二，试验槽一位于长条槽的上方，试验槽二位于长条槽的下方；
其中，试验槽一包括圆孔一和细槽一，圆孔一设置在长条槽端部的上方，细槽一的一端与圆孔一相连通，细槽一的另一端延伸至矩形金属板的一侧边的边缘处；
试验槽二包括圆孔二和细槽二，圆孔二设置在长条槽端部的下方；细槽二的一端与圆孔二相连通，细槽二的另一端延伸至矩形金属板的另一侧边的边缘处；
圆孔一与长条槽之间的区域以及圆孔二与长条槽之间的区域均为剪切变形区域。
作为优选，所述细槽一的侧壁与矩形金属板侧边之间的锐角为45°，细槽二的侧壁与矩形金属板侧边之间的锐角为45°。
更优地，所述圆孔二与圆孔一以长条槽为中心对称设置。
更优地，所述长条槽是由矩形槽以及位于矩形槽两端的半圆弧形槽一和半圆弧形槽二组成的半圆弧形长条槽，圆孔一的圆心和半圆弧形槽一的圆心之间的连线以及圆孔二和半圆弧形槽二的圆形之间连线与矩形金属板宽度方向的中心线形成的锐角为15°。
更优地，所述长条槽沿矩形金属板的长度方向设置且长条槽的总长度为矩形金属板的长度的1/12。
一种剪切试样的断裂应变测试方法，该方法具体步骤如下，
S1、制备如上述的剪切试样；
S2、对剪切试样进行预处理；
S3、将剪切试样夹持在拉伸试验机的通用夹具上进行拉伸试验，同时使用三维数字散斑动态应变测量设备对剪切变形区域进行应变测量；
S4、获取等效应力-应变曲线；
S5、对等效应力-应变曲线进行数值仿真模拟，通过数值仿真软件获取的载荷-位移曲线和试验获取的载荷-位移曲线进行对比，通过数值仿真软件对剪切试样的塑性变形进行预测；
S6、通过试验和仿真获得的等效应变-位移曲线确定剪切试样芯部的断裂应变，即最大等效应变；
S7、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域最大等效应变点的主次应变数据，在数值仿真软件中提取对应点的主次应变数据，并将试验和仿真的应变路径和理论下纯剪切应力状态的应变路径对比，得出试验和仿真的应变路径都与理想下纯剪状态应变路径重合效果满意的结论，材料试验和仿真主次应变的比值约为β＝-1，说明剪切试样在拉伸过程中经历纯剪应变路径；
S8、计算断裂应变点的归一化应力三轴度和罗德参数。
作为优选，所述步骤S2中的对剪切试样进行预处理具体如下：
S201、使用砂纸对剪切试样进行细磨，保证表面光滑无毛刺；
S202、距离剪切试样30cm处，将白色哑光漆从上方一次性直接喷洒到剪切变形区域表面；5-10分钟后，距离剪切试样50cm处，将黑色哑光漆喷嘴斜向上60度角方向喷洒，呈雾状均匀散落在白漆表面，5-10°小幅度左右摆动喷嘴至肉眼所见剪切试样表面颜色变暗为止，使剪切试样的表面随机分布1:1的黑白相间的细密散斑；
所述步骤S4中的获取等效应力-应变曲线具体如下：
S401、通过拉伸试验机的传感器记录输出剪切力，三维数字散斑动态应变测量设备中记录输出剪切变形区域的等效应变、主次应变、剪切角以及标距段位移；
S402、计算剪切应力τ和等效应力σeq，公式如下：
其中，F表示拉伸试验机测得的剪切载荷；S0表示试样剪切变形区域的原始横截面积；
S403、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域剪切角θ，计算剪切应变γ和等效应变εeq，公式分别如下：
γ＝tanθ；
S404、通过等效应力σeq和等效应变εeq绘制等效应力-应变曲线；
S405、使用外推法获得单轴拉伸应变范围之外的等效应力-应变曲线。
作为优选，所述步骤S6中的通过试验和数值仿真软件结果的等效应变-位移曲线确定剪切试样芯部的断裂应变具体如下：
S601、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域中最大等效应变点(最大等效应变点为剪切变形区域表面中心点)的等效应变-位移历史数据A、提取仿真结果中对应的表面点的等效应变-位移历史数据B以及剪切试样芯部最大等效应变点的等效应变-位移历史数据C；
S602、通过试验和仿真获取的剪切试样剪切变形区域的表面应变场以及试验和仿真剪切区域表面中心点等效应变-位移曲线对比，数值仿真软件预测剪切试样的塑性变形；
S603、因为仿真中没有加入韧性损伤准则，所以通过试验获得断裂前表面达到最大等效应变所对应的位移，用来确定同一位移下仿真中最大等效应变(最大等效应变位于芯部)即为断裂应变。
作为优选，所述步骤S8中的计算断裂应变点的归一化应力三轴度和罗德参数具体如下：
S801、从数值仿真软件中提取最大等效应变点的应力三轴度、等效应变以及三个主应力的演变历史，计算罗德参数L，公式如下：
其中，σ1、σ2和σ3分别为三个主应力；
S802、绘制等效应变-应力三轴度以及等效应变-罗德参数曲线；
S803、计算断裂应变点的归一化应力三轴度ηavg和罗德参数Lavg，公式如下：
其中，η和L分别为应力三轴度和罗德参数，为等效应变
的函数，
为断裂应变。
更优地，所述剪切试样的材料采用QP980、DP590、AA7075，剪切试样采用线切割加工，表面粗糙度满足Ra3.2的要求。
本发明的剪切试样及断裂应变测试方法具有以下优点：
(一)本发明通过线切割加工剪切试样，能够在采用拉伸试验机的通用夹具情况下直接进行拉伸试验，操作简单方便；
(二)本发明通过设计带有一定偏转角度的剪切变形区域，可以有效的降低应力三轴度，使其应力状态更接近纯剪切应力，从而消除传统纯剪切试样由于边缘效应而导致最大应变点偏离试样中心、而处于非纯剪应力状态的缺陷；
(三)本发明结合数值仿真技术，能够准确获得试样芯部的最大断裂应变；
(四)本发明中的仿真中没有加入损伤准则，通过试验获得的表面最大应变点的等效应变-位移曲线来确定仿真结果中试样芯部的断裂应变，作为纯剪试样的断裂应变。
故本发明具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为剪切试样的结构示意图；
附图2为附图1中A处的局部放大图；
附图3为QP980材料剪切试样的试验和仿真载荷-位移曲线示意图；
附图4为DP590材料剪切试样的试验和仿真载荷-位移曲线示意图；
附图5为AA7075材料剪切试样的试验和仿真载荷-位移曲线示意图；
附图6为QP980材料剪切试样的等效应变-位移曲线示意图；
附图7为DP590材料剪切试样的等效应变-位移曲线示意图；
附图8为AA7075材料剪切试样的等效应变-位移曲线示意图；
附图9为QP980材料剪切试样表面等效应变试验值和仿真值分布示意图；
附图10为DP590材料剪切试样表面等效应变试验值和仿真值分布示意图；
附图11为AA7075材料剪切试样表面等效应变试验值和仿真值分布示意图；
附图12为QP980材料剪切试样的仿真、试验、理想应变路径示意图；
附图13为DP590材料剪切试样的仿真、试验、理想应变路径示意图；
附图14为AA7075材料剪切试样的仿真、试验、理想应变路径示意图；
附图15为QP980材料剪切试样的应力三轴度及罗德参数示意图；
附图16为DP590材料剪切试样的应力三轴度及罗德参数示意图；
附图17为AA7075材料剪切试样的应力三轴度及罗德参数示意图。
图中：1、矩形金属板，2、长条槽，3、试验槽一，4、试验槽二，5、圆孔一，6、细槽一，7、圆孔二，8、细槽二，9、矩形槽，10、半圆弧形槽一，11、半圆弧形槽二，12、剪切变形区域。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的剪切试样及断裂应变测试方法作以下详细地说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如附图1和2所示，本发明的剪切试样,该剪切试样采用矩形金属板，矩形金属板的长度为120mm，宽度为21mm。矩形金属板的中心位置开有长条槽，长条槽两端处分别开设有试验槽一和试验槽二，试验槽一位于长条槽的上方，试验槽二位于长条槽的下方。
本实施例中的试验槽一包括圆孔一和细槽一，圆孔一位于长条槽端部的上方，细槽一的一端与圆孔一相连通，细槽一的另一端延伸至矩形金属板的一侧边的边缘处。
本实施例中的试验槽二包括圆孔二和细槽二，圆孔二设置在长条槽端部的下方；细槽二的一端与圆孔二相连通，细槽二的另一端延伸至矩形金属板的另一侧边的边缘处；圆孔一与长条槽之间的区域以及圆孔二与长条槽之间的区域均为剪切变形区域。圆孔二与圆孔一以长条槽为中心对称设置。
本实施例中的长条槽是由矩形槽以及位于矩形槽两端的半圆弧形槽一和半圆弧形槽二组成的半圆弧形长条槽，圆孔一的圆心和半圆弧形槽一的圆心之间的连线以及圆孔二和半圆弧形槽二的圆形之间连线与矩形金属板宽度方向的中心线形成的锐角为15°。细槽一和细槽二分别于半径为1.5mm的圆孔一和圆孔二相连，圆孔一的圆心与靠近圆孔一一侧半圆弧形槽一之间的距离为4.5mm，圆孔二的圆心与靠近圆孔二一侧半圆弧形槽二之间的距离为4.5mm。半圆弧形槽一和半圆弧形槽二的圆心之间的距离为7mm，半圆弧形槽一和半圆弧形槽二的半径均为1.5mm。
本实施例中的长条槽沿矩形金属板的长度方向设置且长条槽的总长度为矩形金属板的长度的1/12。
本实施例中的细槽一的侧壁与矩形金属板侧边之间的锐角为45°，细槽二的侧壁与矩形金属板侧边之间的锐角为45°。细槽一和细槽二的宽度在矩形金属板的长度方向上相距0.7mm。
实施例2：
本发明的剪切试样的断裂应变测试方法，该方法具体步骤如下，
S1、制备如实施例1中的剪切试样；
S2、对剪切试样进行预处理；
S3、将剪切试样夹持在拉伸试验机的通用夹具上进行拉伸试验，同时使用三维数字散斑动态应变测量设备对剪切变形区域进行应变测量；
S4、获取等效应力-应变曲线；
S5、对等效应力-应变曲线进行数值仿真模拟，通过数值仿真软件(使用ANSYS、ABAQUS或MARC软件获取仿真结果)获取的载荷-位移曲线和试验获取的载荷-位移曲线进行对比，通过数值仿真软件对剪切试样的塑性变形进行预测；如附图3、4和5所示，三种材料下试验和仿真结果吻合较好满足方差小于10-3要求，证明外推法获得大变形下的等效应力-应变曲线能够准确反应试样的弹塑性变形，数值仿真对试样的塑性变形预测准确。
S6、通过试验和仿真获得的等效应变-位移曲线确定剪切试样芯部的断裂应变，即最大等效应变；
S7、如附图12、13和14所示，从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域最大等效应变点的主次应变数据，在数值仿真软件中提取对应点的主次应变数据，并将试验和仿真的应变路径和理论下纯剪切应力状态的应变路径对比，得出试验和仿真的应变路径都与理想下纯剪状态应变路径重合效果满意的结论，材料试验和仿真主次应变的比值约为β＝-1，说明剪切试样在拉伸过程中经历纯剪应变路径；
S8、计算断裂应变点的归一化应力三轴度和罗德参数。
本实施例步骤S2中的对剪切试样进行预处理具体如下：
S201、使用砂纸对剪切试样进行细磨，保证表面光滑无毛刺，保证表面光滑无毛刺；
S202、距离剪切试样30cm处，将白色哑光漆从上方一次性直接喷洒到剪切变形区域表面；5-10分钟后，距离剪切试样50cm处，将黑色哑光漆喷嘴斜向上60度角方向喷洒，呈雾状均匀散落在白漆表面，5-10°小幅度左右摆动喷嘴至肉眼所见剪切试样表面颜色变暗为止，使剪切试样的表面随机分布1:1的黑白相间的细密散斑；
本实施例步骤S4中的获取等效应力-应变曲线具体如下：
S401、通过拉伸试验机的传感器记录输出剪切力，三维数字散斑动态应变测量设备中记录输出剪切变形区域的等效应变、主次应变、剪切角以及标距段位移；
S402、计算剪切应力τ和等效应力σeq，公式如下：
其中，F表示拉伸试验机测得的剪切载荷；S0表示试样剪切变形区域的原始横截面积；
S403、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域剪切角θ，计算剪切应变γ和等效应变εeq，公式分别如下：
γ＝tanθ；
S404、通过等效应力σeq和等效应变εeq绘制等效应力-应变曲线；
S405、使用外推法获得大变形下的等效应力-应变曲线。其中，外推法是使用试验获得的等效应力应变数据，比如通过在Matlab使用Curve Fitting工具箱来拟合大变形下的应力应变数据，因为试验获得的应变数据是试样表面的、无法获取芯部应变。而芯部应变往往比表面应变大，需要拟合出大变形的应力-应变的数据，通过仿真获取试样芯部的断裂应变。数值仿真软件的结果帮助计算归一化的应力三轴度和罗德参数，用来进一步证明应力状态为剪切应力状态。
本实施例步骤S6中的通过试验和数值仿真软件结果的等效应变-位移曲线确定剪切试样芯部的断裂应变具体如下：
S601、如附图6、7、8、9、10和11所示，从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域中最大等效应变点(最大等效应变点为剪切变形区域表面中心点)的等效应变-位移历史数据A、提取仿真结果中对应的表面点的等效应变-位移历史数据B，以及剪切试样芯部最大等效应变点的等效应变-位移历史数据C；其中，历史数据A是在拉伸试验过程中使用三维应变场测量设备获得的，三维应变场测量设备可以对试样拉伸过程中喷涂在试样表面的散斑进行计算获得所需的应变、位移、剪切角等数据。历史数据B是当数值仿真软件模拟的力位移和试验力位移达到一定的吻合度后，从仿真软件中提取与A数据位置相同处点的等效应变-位移历史数据，历史数据C是本专利使用仿真软件提取的试样芯部的等效应变-位移历史数据。
S602、通过试验和仿真获取的剪切试样剪切变形区域的表面应变场以及试验和仿真剪切区域表面中心点等效应变-位移曲线对比，数值仿真软件预测剪切试样的塑性变形；
S603、因为仿真中没有加入韧性损伤准则，所以通过试验获得断裂前表面达到最大等效应变所对应的位移，用来确定同一位移下仿真中的最大等效应变(真实的最大应变位于试样的芯部)。如附图6、7和8所示，由试验和仿真结果的等效应变-位移曲线来确定试样芯部的断裂应变，即最大等效应变。
本实施例步骤S8中的计算断裂应变点的归一化的应力三轴度和罗德参数具体如下：
S801、从数值仿真软件中提取最大等效应变点应力三轴度、等效应变以及三个主应力的演变历史，计算罗德参数L，公式如下：
其中，σ1、σ2和σ3分别为三个主应力；
S802、绘制等效应变-应力三轴度以及等效应变-罗德参数曲线；
S803、计算断裂应变点归一化的应力三轴度ηavg和罗德参数Lavg，公式如下：
其中，η和L分别为应力三轴度和罗的参数，为等效应变
的函数，
为断裂应变。
其中，应力三轴度和罗德参数是来描述应力状态的参数，使用断裂应变处归一化的应力三轴度和罗德参数计算得出的数值能够证明剪切试样在拉伸过程中，其剪切区域的应力状态保持纯剪应力状态。断裂应变是通过数值仿真软件获取的。当试验的力位移数据和数值仿真软件中提取的力位移数据重合后，仿真就能够准确描述拉伸试验过程，通过试验获得剪切试样在断裂前其表面的最大等效应变所对应的位移，来对应得到达到同一位移下数值仿真软件计算的试样芯部的最大等效应变，这个值才是需要获得的材料断裂应变。
如附图15、16和17所示，QP980材料达到断裂应变的归一化的应力三轴度约为0.001，归一化的罗德参数约为-0.005，DP590材料达到断裂应变的归一化的应力三轴度约为0.047，归一化的罗德参数约为-0.12，AA7075材料达到断裂应变的归一化的应力三轴度约为-0.004，归一化的罗德参数约为0.011。综上所述，试样在拉伸试验过程中可以达到较为理想纯剪切应力状态。
本实施例中的矩形毛坯的长度为120mm，宽度为21mm，剪切试样采用三种材料加工，三种材料厚度不同，其QP980厚度为1.2mm，DP590厚度为2mm，AA7075厚度为1.5mm。切试样的三种材料(QP980、DP590、AA7075)采用线切割加工，表面粗糙度满足Ra3.2的要求。
剪切试样加工过程具体如下：
(1)、从厚度分别为1.2mm的QP980，2mm的DP590，1.5mm的AA7075金属板材上加工出长度为120mm，宽度为21mm的矩形金属板；
(2)、在矩形金属板一侧沿厚度方向加工出在剪切试样长度方向上相距0.7mm，侧壁与试样长度方向成45°的细槽一和细槽二，与细槽一和细槽二相连的为半径为1.5mm的圆孔，圆孔位于其圆心与半圆弧形槽圆心连线相距4.5mm、且连线与矩形金属板宽度方向中心线成15°方向上，半圆弧形槽位于矩形金属板的中心部位，半圆弧形槽上的两个半圆心相距7mm且两半圆弧形槽的半径为1.5mm；
(3)、剪切试样在圆形孔和半圆弧形长槽之间形成了一个剪切变形区域。
实施例的结果表明，本发明剪切试样能够很好的在拉伸过程中显示出纯剪切应力状态，能够准确获取纯剪状态下的剪切应力-应变曲线，断裂应变及应力三轴度和罗德参数等力学性能参数。从而进一步理解金属板材在剪切应力下的变形与断裂机制，能够准确预测金属板材在小圆角成形条件下的“剪切断裂”现象。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种剪切试样，其特征在于，该剪切试样采用矩形金属板，矩形金属板的中心位置设置有长条槽，长条槽两端处分别设置有试验槽一和试验槽二，试验槽一位于长条槽的上方，试验槽二位于长条槽的下方；
其中，试验槽一包括圆孔一和细槽一，圆孔一设置在长条槽端部的上方，细槽一的一端与圆孔一相连通，细槽一的另一端延伸至矩形金属板的一侧边的边缘处；
试验槽二包括圆孔二和细槽二，圆孔二设置在长条槽端部的下方；细槽二的一端与圆孔二相连通，细槽二的另一端延伸至矩形金属板的另一侧边的边缘处；
圆孔一与长条槽之间的区域以及圆孔二与长条槽之间的区域均为剪切变形区域。
2.根据权利要求1所述的剪切试样，其特征在于，所述细槽一的侧壁与矩形金属板侧边之间的锐角为45°，细槽二的侧壁与矩形金属板侧边之间的锐角为45°。
3.根据权利要求1或2所述的剪切试样，其特征在于，所述圆孔二与圆孔一以长条槽为中心对称设置。
4.根据权利要求3所述的剪切试样，其特征在于，所述长条槽是由矩形槽以及位于矩形槽两端的半圆弧形槽一和半圆弧形槽二组成的半圆弧形长条槽，圆孔一的圆心和半圆弧形槽一的圆心之间的连线以及圆孔二和半圆弧形槽二的圆形之间连线与矩形金属板宽度方向的中心线形成的锐角为15°。
5.根据权利要求4所述的剪切试样，其特征在于，所述长条槽沿矩形金属板的长度方向设置且长条槽的总长度为矩形金属板的长度的1/12。
6.一种剪切试样的断裂应变测试方法，其特征在于，该方法具体步骤如下，
S1、制备如权利要求1-5中任一所述的剪切试样；
S2、对剪切试样进行预处理；
S3、将剪切试样夹持在拉伸试验机的通用夹具上进行拉伸试验，同时使用三维数字散斑动态应变测量设备对剪切变形区域进行应变测量；
S4、获取等效应力-应变曲线；
S5、对等效应力-应变曲线进行数值仿真模拟，通过数值仿真软件获取的载荷-位移曲线和试验获取的载荷-位移曲线进行对比，通过数值仿真软件对剪切试样的塑性变形进行预测；
S6、通过试验和仿真获得的等效应变-位移曲线确定剪切试样芯部的断裂应变，即最大等效应变；
S7、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域最大等效应变点的主次应变数据，在数值仿真软件中提取对应点的主次应变数据，并将试验和仿真的应变路径和理论下纯剪切应力状态的应变路径对比，得出试验和仿真的应变路径都与理想下纯剪状态应变路径重合效果满意的结论，材料试验和仿真主次应变的比值约为β＝-1，说明剪切试样在拉伸过程中经历纯剪应变路径；
S8、计算断裂应变点归一化的应力三轴度和罗德参数。
7.根据权利要求6所述的剪切试样的断裂应变测试方法，其特征在于，所述步骤S2中的对剪切试样进行预处理具体如下：
S201、使用砂纸对剪切试样进行细磨，保证表面光滑无毛刺；
S202、距离剪切试样30cm处，将白色哑光漆从上方一次性直接喷洒到剪切变形区域表面；5-10分钟后，距离剪切试样50cm处，将黑色哑光漆喷嘴斜向上60度角方向喷洒，呈雾状均匀散落在白漆表面，5-10°小幅度左右摆动喷嘴至肉眼所见剪切试样表面颜色变暗为止，使剪切试样的表面随机分布1∶1的黑白相间的细密散斑；
所述步骤S4中的获取等效应力-应变曲线具体如下：
S401、通过拉伸试验机的传感器记录输出剪切力，三维数字散斑动态应变测量设备中记录输出剪切变形区域的等效应变、主次应变、剪切角以及标距段位移；
S402、计算剪切应力τ和等效应力σeq，公式如下：
其中，F表示拉伸试验机测得的剪切载荷；S0表示试样剪切变形区域的原始横截面积；
S403、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域剪切角θ，计算剪切应变γ和等效应变εeq，公式分别如下：
γ＝tanθ；
S404、通过等效应力σeq和等效应变εeq绘制等效应力-应变曲线；
S405、使用外推法获得单轴拉伸应变范围之外的等效应力-应变曲线。
8.根据权利要求6所述的剪切试样的断裂应变测试方法，其特征在于，所述步骤S6中的通过试验和数值仿真软件结果的等效应变-位移曲线确定剪切试样芯部的断裂应变具体如下：
S601、从三维数字散斑动态应变测量设备中提取剪切变形区域中最大等效应变点的等效应变-位移历史数据A、提取仿真结果中对应的表面点的等效应变-位移历史数据B以及剪切试样芯部最大等效应变点的等效应变-位移历史数据C；
S602、通过试验和仿真获取的剪切试样剪切变形区域的表面应变场以及试验和仿真剪切区域表面中心点等效应变-位移曲线对比，数值仿真软件预测剪切试样的塑性变形；
S603、通过试验获得表面最大等效应变，真实的最大应变位于试样的芯部。
9.根据权利要求6所述的剪切试样的断裂应变测试方法，其特征在于，所述步骤S8中的计算断裂应变点归一化应力三轴度和罗德参数具体如下：
S801、从数值仿真软件中提取最大等效应变点应力三轴度、等效应变以及三个主应力的演变历史，计算罗德参数L，公式如下：
其中，σ1、σ2和σ3分别为三个主应力；
S802、绘制等效应变-应力三轴度以及等效应变-罗德参数曲线；
S803、计算断裂应变处归一化应力三轴度ηavg和罗德参数Lavg，公式如下：
其中，η和L分别表示应力三轴度和罗德参数，是等效应变
的函数；
表示断裂应变。
10.根据权利要求6-9中任一所述的剪切试样的断裂应变测试方法，其特征在于，所述剪切试样的材料采用QP980、DP590、AA7075，剪切试样采用线切割加工。
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