[发明专利]测试空间连续多弯材料及构件弯曲设备性能的蛇形试件

说明书

本申请涉及材料塑性加工技术领域，公开了一种测试空间连续多弯材料及构件弯曲设备性能的蛇形试件，所述蛇形试件由直线单元和弯曲单元交替旋转组成空间连续多弯结构，所述直线单元由直线段组成，所述弯曲单元包括水平弯曲、垂直弯曲区和扭转弯曲区，整个蛇形试件以直线单元开始，并且也以直线单元结束。本申请的试件测试精度高，实施成本低、实用范围广，能够避免因材料性能不同、空间连续多弯构件结构尺寸不同、弯曲工艺参数不同等因素带来的测试误差问题。

技术领域

本申请涉及材料塑性加工技术领域，具体涉及一种测试空间连续多弯材料及构件弯曲设备性能的蛇形试件。

背景技术

在材料塑性加工领域，对于管材、板材、型材、棒材等空间连续多弯构件产品，弯曲成形都是最常见的一种加工方式。由于塑性成形的特殊性，材料在弯曲后主要特征表现为弯曲伸长和弯曲回弹。弯曲伸长和弯曲回弹不仅与材料本身性能有关，还与弯曲半径、弯曲角度、弯曲工艺参数（如弯曲速度）等有关，因此，精确测试材料的弯曲性能是实现材料精确弯曲成形的基本前提。目前，主要有两种方法，第一种方法通过材料的拉伸试验、压缩试验与仿真分析，间接获得材料弯曲性能，由于未考虑实际弯曲工艺参数的影响，其精度以及可靠性还有待验证，第二种方法则是公开号为CN108956322A的发明专利提到的方法，该专利是对第一种方法的优化与改进，在基于弯曲回弹是线性关系的前提下，提出了一种平面S形试件，采用连续两次正反平面弯曲试验直接获得弯曲性能参数，能直接精确获得平面类构件、弯曲角10°～150°范围内材料弯曲性能参数。但在工程实际中，产品一般由多个不同长度的直线段与不同弯曲半径、不同弯曲角、不同旋转角的弯曲段交叉形成空间连续多弯整体构件（以管材为例，参照说明书附图1所示），属于空间立体结构多向弯曲，且弯曲角超出10°～150°范围，弯曲回弹是非线性关系，因此第二种方法已经无法满足空间连续多弯材料性能精确测试要求。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题和缺陷，本申请提出了一种测试空间连续多弯材料及构件弯曲设备性能的蛇形试件，可一次装夹实现铝、钢、钛、铜等多种材料的板材、型材、方钢、棒材、管材、矩形管等空间连续多弯材料性能测试，以及空间连续多弯构件弯曲设备性能精度的测试，本申请的试件测试精度高，实施成本低、实用范围广，能够避免因材料性能不同、空间连续多弯构件结构尺寸不同、弯曲工艺参数不同等因素带来的测试误差问题。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种测试空间连续多弯材料及构件弯曲设备性能的蛇形试件，所述蛇形试件由直线单元和弯曲单元交替旋转组成空间连续多弯结构，所述直线单元由直线段组成，所述弯曲单元包括水平弯曲区、垂直弯曲区和扭转弯曲区，整个蛇形试件以直线单元开始，并且也以直线单元结束。

进一步地，所述水平弯曲区由多个不同长度直线段和不同弯曲半径、不同弯曲角的水平方向正反弯曲段组成，用于实现材料及构件弯曲设备水平方向弯曲性能测试。

进一步地，所述垂直弯曲区由多个不同长度直线段和不同弯曲半径、不同弯曲角的垂直方向正反弯曲段组成，用于实现材料及构件弯曲设备垂直方向弯曲性能测试。

进一步地，所述扭转弯曲区由多个不同长度直线段和不同弯曲半径、不同弯曲角、不同旋转角的正反弯曲段组成，用于实现材料及构件弯曲设备扭转方向弯曲性能测试。

进一步地，所述弯曲区中的各直线段长度大小不同，并且大于材料弯曲的最小夹持长度。

进一步地，所述弯曲区中的各正反弯曲段的弯曲角大小不同，并且在小角度和大角度范围内各设置至少五个弯曲段，在中间角度范围内至少设置三个弯曲段。

进一步地，所述弯曲区中的各正反弯曲段的弯曲半径大小不同，弯曲半径不小于材料最小弯曲半径、不大于材料最小弯曲半径的三倍。为了节省蛇形试件的制作模具，弯曲半径的取值最好不超过三个。

进一步地，所述扭转弯曲区的扭转方向为指向材料截面外形拐点，所述旋转角的范围为-180°~180°。