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材料性能测试是一项非常重要的研究课题。一直以来由于受到试验设备以及试验方法的局限,研究人员无法全面评价材料的弹塑性性能、微观变形损伤机制等,导致无法预测材料在实际服役中的失效行为,常常因此对人类的生命和财产造成巨大损失。针对以上问题,本文从两个方面解决材料性能测试的难题。第一方面,从材料性能测试设备的角度出发,为了能够模拟材料实际服役条件下的环境,我们自主研发的设备集成了电场、热场、磁场和力加载模块,为准确测量材料在实际服役过程中的力学性能,提供了设备基础。第二个方面,从材料性能测试方法的角度出发,本文采用虚拟场法识别材料的弹塑性性能,与传统试验方法相比,该种试验方法通过一次试验,利用非均匀的应力应变场便可求解材料本构模型中所有的参数,效率高且适用范围广,应用前景广阔。本文根据虚拟场法的基本理论,推导了单轴拉伸试验的物理模型,并确定了相应的虚拟场。详细介绍了自主研发设备的各个主要功能模块;确定了设备系统输出位移误差与加载力之间的函数关系;规划了高精度的悬臂弯曲加载轨迹,并针对系统坐标系统一的问题,提出两种解决方案,并开展了相应的验证试验;对比研究了卤素灯加热、恒温台加热以及欧姆加热方式,通过试验研究其加热温度分布的均匀性以及对DIC采集图像的影响;搭建了高温散斑测试系统,依据普朗克辐射定律,采用蓝光带通滤波结合蓝光照明的方式,有效改善了热辐射对DIC采集图像的影响,将散斑系统测试温度极限从450℃提高到678℃。基于自主研发的设备,开展了DIC测量以及虚拟场法识别材料参数的试验研究。利用DIC技术测量了标准拉伸试验的应变,研究了断口相对于标距段的位置以及标距长度对应变测量结果的影响,研究结果表明,断口相对于标距段的位置对应变测量结果产生影响,背后机制是颈缩;关于标距长度对应变测量的影响,对于测量弹性阶段的应变而言,当标距长度小于10mm时,标距长度对应变测量结果具有显著的影响,而当标距长度大于10mm时,测量的弹性应变对标距长度的影响不再敏感;而对于测量塑性阶段的应变而言,测量的应变值随标距长度的增加而逐渐降低。利用改善后的高温DIC测试系统,测量了Q215的热膨胀系数,验证了改善后的高温DIC测试系统测量结果的可靠性。除此之外,还测试了高温DIC系统的热噪声,结果表明,常温状态时,位移噪声水平位为-41 0,应变噪声水平位1 0-5;高温状态时,位移噪声水平为1 0-3,应变噪声为1 0-4。利用虚拟场法识别了各向同性材料的弹性模量、泊松比以及双线性硬化模型、幂指数硬化模型和Voce硬化模型的塑性参数,并探讨了噪声和模型加载边界对虚拟场法识别结果的影响,结果表明,虚拟场法对边界条件不敏感,噪声对弹性模量测量结果造成的误差为0.4%,通过与其他文献对比,发现噪声水平为-41 0时,对虚拟场法识别的弹性模量E和泊松比?造成的误差大概为0.4%0.7%,具有较好的一致性。