金属薄板边部极限应变测试方法技术

本发明专利技术公开了一种金属薄板边部极限应变测试方法，选长条金属薄板为试样，试样的一端窄、另一端宽、中间为过渡的等腰梯形，将试样两长边垂直弯折形成U形槽；用外弯芯抵在U形槽的底壁外侧并对两侧壁外侧限位、用内弯芯抵在U形槽的底壁内侧并对两侧壁内侧限位，使U形槽贴绕外弯芯弯曲一定角度；用拉伸夹头夹住U形槽侧壁矮的一端，让外弯芯和内弯芯对夹固定U形槽远离拉伸夹头的切点位置，再通过拉伸夹头连续拉伸U形槽，在拉伸过程中观察弯曲部分的侧壁，当侧壁出现初始裂纹时停止，测量开裂位置的侧壁高度；计算临界应变。本方法能准确快速的获得材料开始出现边部起裂的极限应变，可直接作为零件成形仿真分析中边部开裂的判据。直接作为零件成形仿真分析中边部开裂的判据。直接作为零件成形仿真分析中边部开裂的判据。

【技术实现步骤摘要】
金属薄板边部极限应变测试方法


[0001]本专利技术属于材料力学性能检测领域，具体涉及一种金属薄板边部极限应变测试方法。

技术介绍

[0002]先进高强钢边部开裂的判据目前还没有一种成熟可靠的测试方法：
[0003]对于单向拉伸试验——由于原始标距长度和非均匀缩颈变形的影响，已被证明不适用于断裂极限应变的测量。
[0004]对于扩孔试验——扩孔试验的原理如下图1所示，采用圆锥冲头对标准直径圆孔金属薄板试样进行扩孔翻边，当边部出现贯穿裂纹时停止试验，测量扩后孔径尺寸，通过孔径的变化来衡量材料的扩孔翻边性能。由于试样圆孔的直径和边部质量、材料厚度、孔边压应力、贯穿裂纹的判定时刻都会对扩孔率的测量结果产生影响，而材料的实际翻边性能往往会达不到扩孔性能，因此扩孔试验用于材料横向性能的评估没问题，但扩孔率的测量结果难以直接用于模具设计或材料的选用。一般普通软钢的扩孔率在60％以上，而高强钢很少有超过50％的，很多高强和超高强钢的扩孔率在15
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30％之间，由于高强钢的极限扩孔率较小，测试过程中受试验条件、材料性能波动和人为因素的干扰较大，检测数据的波动性也很大，可以达到5％以上，因此以扩孔率来作为高强钢边部开裂极限应变也是不合适的。再加上实际零件翻边变形后的结构变化较大，与材料的扩孔凸缘结构并不一致，很难直接将扩孔率用到零件的设计和材料的选用中。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种金属薄板边部极限应变测试方法，本方法可以准确快速的获得材料开始出现边部起裂的极限应变，可直接作为零件成形仿真分析中边部开裂的判据，更具有实用价值。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种金属薄板边部极限应变测试方法，选长条金属薄板为试样，试样的一端窄、另一端宽、中间为过渡的等腰梯形，将试样两长边垂直弯折形成U形槽，两边的弯折线关于中心线平行且对称；然后用外弯芯抵在U形槽底壁外侧并对U形槽两侧壁外侧限位、用内弯芯抵在U形槽底壁内侧并对U形槽两侧壁内侧限位，通过内弯芯弯曲U形槽，使U形槽贴绕外弯芯弯曲一定角度；然后用拉伸夹头夹住U形槽侧壁矮的一端，让外弯芯和内弯芯对夹固定U形槽远离拉伸夹头的切点位置，再通过拉伸夹头连续拉伸U形槽，在拉伸过程中观察弯曲部分的侧壁，当侧壁出现初始裂纹时停止，测量开裂位置的侧壁高度；通过开裂位置的侧壁高度、试样厚度和外弯芯半径计算临界应变，即材料开始出现边部起裂的极限应变。
[0008]进一步地，试件的尺寸根据材料预计的边部开裂极限应变范围设置，以确保能获得初始裂纹。
[0009]进一步地，将试样两长边垂直弯折形成U形槽时，折弯圆角半径r＝(0.1
‑
0.5)t，U
形槽底壁宽度b＝(30
‑
70)t，t为试样厚度。
[0010]进一步地，外弯芯和内弯芯均能自由旋转。
[0011]进一步地，外弯芯和内弯芯的宽度均通过垫片微调，以确保对U形槽的限位。
[0012]进一步地，采用一个外弯芯配合两个内弯芯的形式，弯曲U形槽时，外弯芯与一个内弯芯对夹固定U形槽，另一个内弯芯绕外弯芯弯曲U形槽，拉伸U形槽时，保留远离拉伸夹头的切点位置的内弯芯，去掉靠近拉伸夹头的切点位置的内弯芯。
[0013]进一步地，临界应变ε
lim
的计算式为
[0014][0015]其中，h为开裂位置的侧壁高度，t为试样厚度，R为外弯芯半径。
[0016]进一步地，测试多次，以得到的临界应变平均值为最终值。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本方法可以准确快速的获得材料开始出现边部起裂的极限应变，该参数可以直接作为零件成形仿真分析中边部开裂的判据，相较于扩孔试验等方法得到的极限扩孔率，在材料边部开裂判断上更具有实际使用价值；外弯芯和内弯芯的限位设计可以防止U形槽在拉伸弯曲过程中的张开和塌陷，确保测试精确；试样中间的等腰梯形，可以让U形槽的弯曲部分形成逐渐增高的侧壁，初始裂纹出现后即可测量，方便快捷。
附图说明
[0019]图1是扩孔试验的原理图。
[0020]图2是本专利技术实施例中试件的俯视图。
[0021]图3是本专利技术实施例中U形槽侧壁矮的一端截面图。
[0022]图4是本专利技术实施例中U形槽侧壁高的一端截面图。
[0023]图5是本专利技术实施例中开始弯曲U形槽前的示意图。
[0024]图6是本专利技术实施例中开始拉伸U形槽前的示意图。
[0025]图7是本专利技术实施例中拉伸U形槽时的示意图。
[0026]图8是本专利技术实施例中出现初始裂纹的示意图。
[0027]图中：1
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试样；2
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弯折线；3
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U形槽；4
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外弯芯；5
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内弯芯；6
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拉伸夹头；7
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初始裂纹。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0029]一种金属薄板边部极限应变测试方法，包括步骤：
[0030]1.选长条金属薄板为试样1，试样1的一端窄、另一端宽、中间为过渡的等腰梯形，试件1的尺寸根据材料预计的边部开裂极限应变范围设置，以确保能获得初始裂纹7，在本实施例中，该材料厚1mm，预计的边部开裂极限应变在15％到30％范围内，尺寸如图2所示；将试样1两长边垂直弯折形成U形槽3，两边的弯折线2关于中心线平行且对称，在本实施例中，将试样1两长边垂直弯折形成U形槽3时，折弯圆角半径r＝(0.1
‑
0.5)t，U形槽底壁宽度b＝(30
‑
70)t，t为试样1厚度，U形槽3的尺寸如图3和图4所示。
[0031]2.如图5和图6所示，用外弯芯4抵在U形槽3底壁外侧并对U形槽3两侧壁外侧限位、
用内弯芯5抵在U形槽3底壁内侧并对U形槽3两侧壁内侧限位，通过内弯芯5弯曲U形槽3，使U形槽3贴绕外弯芯4弯曲一定角度；在本实施例中，外弯芯4和内弯芯5均能自由旋转，有效减小弯曲以及后续拉伸过程中的阻力；在本实施例中，外弯芯4和内弯芯5的宽度均通过垫片微调，以确保对U形槽3的限位；在本实施例中，外弯芯4的直径100mm、不算两侧凸缘的宽度72mm，内弯芯5的直径35mm、宽度70mm。
[0032]3.如图6至图8所示，用拉伸夹头6夹住U形槽3侧壁矮的一端，让外弯芯4和内弯芯5对夹固定U形槽3远离拉伸夹头6的切点位置，再通过拉伸夹头6连续拉伸U形槽3，在拉伸过程中观察弯曲部分的侧壁，当侧壁出现初始裂纹7时停止，测量开裂位置的侧壁高度；在本实施例中，采用一个外弯芯4配合两个内弯芯5的形式，弯曲U形槽时，外弯芯4与一个内弯芯5对夹固定U形槽3，另一个内弯芯5绕外弯芯4弯曲U形槽3，拉伸U形槽3时，保留远离拉伸夹头6的切点位置的内弯芯5，去掉靠近拉伸夹头6的切点位置的内弯芯5。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属薄板边部极限应变测试方法，其特征在于：选长条金属薄板为试样，试样的一端窄、另一端宽、中间为过渡的等腰梯形，将试样两长边垂直弯折形成U形槽，两边的弯折线关于中心线平行且对称；然后用外弯芯抵在U形槽底壁外侧并对U形槽两侧壁外侧限位、用内弯芯抵在U形槽底壁内侧并对U形槽两侧壁内侧限位，通过内弯芯弯曲U形槽，使U形槽贴绕外弯芯弯曲一定角度；然后用拉伸夹头夹住U形槽侧壁矮的一端，让外弯芯和内弯芯对夹固定U形槽远离拉伸夹头的切点位置，再通过拉伸夹头连续拉伸U形槽，在拉伸过程中观察弯曲部分的侧壁，当侧壁出现初始裂纹时停止，测量开裂位置的侧壁高度；通过开裂位置的侧壁高度、试样厚度和外弯芯半径计算临界应变，即材料开始出现边部起裂的极限应变。2.如权利要求1所述的金属薄板边部极限应变测试方法，其特征在于：试件的尺寸根据材料预计的边部开裂极限应变范围设置，以确保能获得初始裂纹。3.如权利要求1所述的金属薄板边部极限应变测试方法，其特征在于：将试样两长边垂直弯折形成U形槽时，折弯圆角半径r＝(0....

【专利技术属性】
技术研发人员：祝洪川，胡宽辉，孟庆格，王俊霖，陈一鸣，孙伟华，彭文杰，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：