[发明专利]一种平面应变拉伸试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄金属板的材料性能测试方法，具体涉及一种平面应变拉伸试验方法，属于材料性能测试技术领域。

背景技术

薄金属板的材料性能测试一直受到广泛的重视，其力学和成形性能测试方法相比于其他金属材料要多得多，主要的性能测试方法有拉伸试验方法（包括n值和r值的测试）、扩孔试验方法、杯突试验方法、制耳试验方法、极限拉深试验方法、成形极限曲线试验方法和回弹试验方法等，这些试验方法中除了拉伸试验方法可以获得材料在单向拉伸状态下的应力-应变本构关系外，其他的试验方法主要从材料的成形能力方面进行测试评估，对于建立材料的应力-应变本构关系均无作用。

在薄金属钢板的实际应用中，如果能够建立准确的材料本构关系模型则可以更好地满足数值模拟工作的需要，大大提高设计分析的可靠性。由于单向拉伸试验只代表了材料的一种加载路径，在材料的实际应用过程中是不够充分的，液压胀形试验解决了材料等双向拉伸加载状态下的应力-应变本构关系的测试，平面应变状态下的材料应力-应变模型需要采用宽板拉伸或十字拉伸进行测试，但宽板拉伸和十字拉伸的实施难度较高，且受方法的局限性所得应力-应变曲线的准确性也难以令人满意。

现有的平面应变拉伸试验方法主要有宽板拉伸和十字拉伸。宽板拉伸是一种近似的平面应变拉伸试验方法，试样越宽越接近平面应变拉伸状态，但试样的夹持和应变的测量难度较高，对试验机的吨位要求也高。十字拉伸是一个较为合适的可变应变状态拉伸试验方法，可用于从单向拉伸到等双向拉伸等不同应变路径状态的测试，但十字拉伸试样的制备较麻烦，且应力和应变也难以精确对应。

发明内容

本发明鉴于现有薄钢板平面加载测试方法的不足，提出了一种基于圆管拉伸的平面应变拉伸试验方法，该方法能够在一定程度上克服现有平面应变拉伸试验方法的一些不足之处。

本发明是这样实现的：

一种平面应变拉伸试验方法，包括：

步骤一、采用激光焊接等技术将试验用薄金属板制成圆管试样，圆管的长度为L，内径为2R，试样厚度为t；

步骤二、将圆管试样两端采用半径为R的堵头密封好，其中一端堵头中心开有进油孔，进油孔连接外部液压系统；

步骤三、将试样在拉伸试验机上采用专用的夹持系统夹持好，装上轴向引伸计；

步骤四、采用拉伸速度V进行拉伸试验，试验过程中记录拉力传感器和引伸计的数据，同时液压系统根据拉伸速度对圆管试样内部油量进行补充，补充速度为πR²V，液压系统的最大给油压力不能低于(t/R)σ_m，σ_m为材料的抗拉强度；

步骤五、试样破裂后停止试验并输出材料的应力-应变曲线，平面应变加载状态下的拉伸试验完成。

更进一步的方案是：

步骤三中，需要将试样和夹持系统采用保护箱进行隔离，防止液压油渗漏或试样破裂后漏油造成的伤害。

本发明首先将薄金属板制备成一定直径和长度的圆管（可采用激光焊接），然后将圆管两端用圆柱封堵住，其中一端圆柱中心开孔并连接外部液压系统，通过专用的圆管夹具夹持圆管试样两端后进行拉伸试验，试验过程中液压系统给试样内部提供一定的压力保持试样内径在拉伸过程中不收缩（考虑安全问题需要在试验过程中对试样及夹持系统进行封闭防护），通过连接夹具的拉力传感器和试样上的引伸计就可以获得材料在平面应变状态下的应力和应变数据。

采用该平面应变拉伸试验方法可对薄钢板在平面应变加载状态下的拉伸性能进行测试，从而获得材料该应变路径下的应力-应变曲线，为薄钢板材料模型的建立提供实测性能数据，同时也可用于评估材料在平面应变状态下的成形能力。

附图说明

图1为本发明实施例的平面应变拉伸试验示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的主要实施方式为：

平面应变拉伸试验用液压系统、夹持系统和配件的准备；

测试用圆管拉伸试样的加工；

平面应变拉伸试验过程的控制和数据采集；

试验数据的处理及结果评估。

更具体的说明如下：

一种平面应变拉伸试验方法，包括：

步骤一、采用激光焊接等技术将试验用薄金属板制成圆管试样1，圆管的长度为L，内径为2R，试样厚度为t；