[发明专利]一种罐体变形失稳疲劳开裂试验方法

说明书

本发明提供了一种罐体变形失稳疲劳开裂试验方法，包括如下步骤：(1)将罐体使用的金属薄材制成薄壁罐体；(2)将罐体固定在低周疲劳试验机的安装平台上，上压板置于罐体R圆角上面，试验机压头与上压板的中心部位接触；(3)测试获得失稳时的最高加载力为Fc；继续加载一定量的位移，直至载荷下降到(0.5‑0.6)Fc的范围；停止加载时的压力记为F_S，此位置记为x_S；(4)在保证罐体上部和压板之间接触良好的情况下，采用1‑15Hz的试验频率，使用三角波或正弦波对上述载荷失稳后的罐体R圆角部位进行循环加载疲劳测试，从而获得罐体变形失稳疲劳开裂的能力情况。本方法可以用于薄壁罐体材料大变形失稳后的疲劳断裂性能评估。

技术领域

本发明涉及一种材料疲劳检测试验方法，具体涉及一种罐体变形失稳疲劳开裂试验方法，属于包装材料性能测试技术领域。

背景技术

各种食品罐、易拉罐多采用金属薄材焊接或冲制加工而成，罐体在运输和使用过程中难免会发生因碰撞和挤压导致的变形，这些变形容易造成材料在局部出现失稳，失稳后罐体的承载能力发生衰减，并容易在后续交变载荷的作用下产生疲劳开裂等问题。

目前常用的疲劳测试方法针对的主要对象为基体材料或结构件，并且主要在弹性范围内进行疲劳测试，测试结果可以得到σ(F)-N或ε-N等疲劳数据点，根据测试结果可以为我们的零件设计提供一个安全的承载极限标准。

采用常用的疲劳测试方法进行罐体材料的疲劳性能测试显然对于食品罐的设计使用没有太大的作用。因为食品罐属于一次性的用材，主要考虑的是短生命周期内的安全问题，即要求在短期的运输和使用过程中不会因发生瘪罐失稳而导致开裂的问题。

发明内容

本发明针对食品罐这类结构因变形失稳可能导致的疲劳开裂问题，提出了一种罐体变形失稳后的疲劳开裂试验方法，可以用于评估罐体材料在产生局部失稳后抵抗疲劳开裂的能力。

本发明具体是这样实现的：

一种罐体变形失稳疲劳开裂试验方法，包括如下步骤：

(1)将罐体使用的金属薄材制成薄壁罐体，罐体具有垂直的壁部，罐顶及罐底采用翻边滚压方式连接，罐体的俯视投影为带R圆角的矩形，R＝5-30mm，罐高不低于300t，长宽尺寸不低于600t，t为材料的厚度；

(2)将罐体固定在低周疲劳试验机的安装平台上，上压板置于罐体R圆角上面，压板为正方形，边长为50-70mm，其中压板超出罐体部分的宽度为10-20mm，试验机压头与上压板的中心部位接触，上压板的中心部位位于带R圆角的上方；

(3)试验机压头对罐体施加压力直至发生载荷失稳，失稳时的最高加载力为Fc；继续加载一定量的位移，直至载荷下降到(0.5-0.6)Fc的范围；停止加载时的压力记为F_S，此位置记为x_S；

(4)在保证罐体上部和压板之间接触良好的情况下，采用1-15Hz的试验频率，使用三角波或正弦波对上述载荷失稳后的罐体R圆角部位进行循环加载疲劳测试，从而获得罐体变形失稳疲劳开裂的能力情况。

更进一步的方案是：

所述循环加载疲劳测试，为位移循环加载实验，具体为：

从停止加载位置x_S开始卸载，当载荷变为0时的位置为x_b；以位置x_b为位移循环加载的下限，采用位移幅值△x＝k(x_S-x_b)进行疲劳测试，其中k不大于1，初次加载k可以取1；罐体在等幅位移循环加载下直至变形失稳部位出现开裂或循环次数达到5万次时停止试验，记录位移循环加载次数N和位移幅值△x；