一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法技术

本发明专利技术公开了一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法，包括以下步骤：S1、三点弯曲过程中，压头在特征件的帽型梁上压下后形成两个独立区域并产生集中应变，两个所述独立区域的受力状态分别为平面应变和剪切；S2、两个所述独立区域的塑性应变进入平台期；S3、通过设置第一支撑跨距，使得所述平台期的塑性应变大于平面应变对应的失效应变，从而在三点弯曲过程中发生平面应变失效；S4、通过设置第二支撑跨距，使所述平台期的塑性应变小于平面应变对应的失效应变，从而在三点弯曲过程中不发生平面应变失效，随着所述压头加载位移增加，发生剪切失效。本发明专利技术通过调整试验条件，可诱发两种不同的失效模式，为材料失效行为研究提供基础。供基础。供基础。

【技术实现步骤摘要】
一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法


[0001]本专利技术涉及超高强钢材料的成形分析方法，更具体地说，涉及一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法。

技术介绍

[0002]超高强钢材料失效行为对于车辆碰撞安全具有重要影响，其临界失效应变与应变路径密切相关。为评价与验证材料及零部件的失效行为，行业内通常采用三点弯曲试验方法，如图1所示，常规的三点弯曲试验采用半圆形压头，只能在零部件折弯处产生集中应变及失效现象，应变路径及失效模式单一。
[0003]在现有的专利申请中，如中国专利申请号202010441847.9公开了一种在试样内可加载出多种应力场的装置及加载方法，通过伺服机构施加侧向弯曲和轴向拉压载荷，进而在试样内可加载出多种应力场。该方法只适用于板材，对于零部件而言不适用性。另外，又如中国专利申请号202010465417.0、201910776435.8、202011208931.2、202010371282.1、201911367328.6、201911125914.X、201911139820.8、201910960825.0、201910215543.8、201910051038.4等提出了板材弯曲试验装置，主要涉及板材夹持方法、强度测试等内容。
[0004]通过检索可知，目前已公开的方法主要针对板材，未见有在零部件上实现多种失效模式的三点弯曲试验方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法，通过调整试验条件，可以诱发两种不同的失效模式，为材料失效行为研究提供基础。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法，包括以下步骤：
[0008]S1、三点弯曲过程中，压头在特征件的帽型梁上压下后形成两个独立区域并产生集中应变，两个所述独立区域的受力状态分别为平面应变和剪切，第一独立区域失效发生在平面应变应力状态附近，第二独立区域失效发生在剪切应力状态附近；
[0009]S2、第一独立区域在加载后的塑性应变进入平台期；
[0010]S3、通过设置第一支撑跨距，使得所述平台期的塑性应变大于平面应变对应的失效应变，从而在三点弯曲过程中发生平面应变失效；
[0011]S4、通过设置第二支撑跨距，使得所述平台期的塑性应变小于平面应变对应的失效应变，从而在三点弯曲过程中不发生平面应变失效，随着所述压头的加载位移增加，发生剪切失效。
[0012]较佳的，所述特征件包括帽型梁以及与其焊接的平板，从而形成封闭矩形截面的特征件；
[0013]所述特征件截面的高度H1与宽度W1的比值H1/W1＞0.5。
[0014]较佳的，所述压头为矩形压头，其宽度W2＞1.2W1，高度H2＞H1，厚度B2＞40mm。
[0015]较佳的，所述第一支撑跨距小于所述第二支撑跨距。
[0016]较佳的，所述平面应变的应力状态为0.57，所述剪切的应力状态为0。
[0017]本专利技术所提供的一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法，通过简单地调整试验条件，可以诱发两种不同的失效模式，从而更加全面的评价材料的失效行为。
附图说明
[0018]图1是常规三点弯曲试验的示意图；
[0019]图2是本专利技术特征件三点弯曲试验方法的示意图；
[0020]图3是本专利技术特征件三点弯曲试验方法中独立区域应变路径的示意图；
[0021]图4是本专利技术特征件三点弯曲试验方法中独立区域应变历程的示意图；
[0022]图5是本专利技术特征件三点弯曲试验方法中平面应变状态失效模式诱发的原理图；
[0023]图6是本专利技术特征件三点弯曲试验方法中剪切应变状态失效模式诱发的原理图。
具体实施方式
[0024]为了能更好地理解本专利技术的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0025]结合图2所示，本专利技术所提供的一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法，包括以下步骤：
[0026]S1、三点弯曲过程中，压头3在特征件的帽型梁4上压下后形成两个独立区域并产生集中应变，两个独立区域的受力状态分别为平面应变失效(区域1)和剪切失效(区域2)；
[0027]特征件采用折弯等加工方式首先加工帽型梁4，再通过点焊等焊接方式将其与平板5进行连接，形成封闭矩形截面特征件；特征件截面的高度H1与宽度W1的比值H1/W1＞0.5；
[0028]压头3采用矩形压头对特征件进行三点弯曲试验，矩形压头的宽度W2＞1.2W1，高度H2＞H1，厚度B2＞40mm；
[0029]S2、特征件上两个易失效的独立区域分布如图2所示，再结合图3所示，平面应变失效(区域1)主要发生在平面应变应力状态附近(应力三轴度为0.57)，而剪切失效(区域2)主要发生在剪切应力状态附近(应力三轴度为0)。区域1及区域2应变历程变化规律如下：区域1在压头3加载至一定阶段后塑性应变进入平台期(随着压头3进一步加载，塑性应变不再增加)，平台期对应的塑性应变与特征件的截面尺寸及支撑跨距相关；区域2应变前期增长较缓慢，随着区域1进入塑性应变平台期后，区域2塑性应变快速增长。基于区域1、2应变历程变化规律，通过调节试验条件，可以进一步控制零部件三点弯曲失效模式。
[0030]S3、通过设置一个较小的第一支撑跨距d，使得区域1平台期的塑性应变大于平面应变对应的失效应变，则特征件在三点弯曲过程中，将首先在区域1发生平面应变开裂，如图5所示；
[0031]S4、通过设置一个较大的设置第二支撑跨距d，使得区域1平台期的塑性应变小于平面应变对应的失效应变，则特征件在三点弯曲过程中，区域1将不会发生开裂失效，随着压头3的加载位移增加，最终在区域2发生剪切开裂。
[0032]实施例
[0033]本实施例以QP1180超高强钢材料为例，针对QP1180特征件失效三点弯曲过程如下：
[0034]S1、采用折弯方式加工帽型梁，并点焊形成封闭截面特征件。特征件的截面宽度95mm，高度85mm；矩形压头宽度150mm，厚度50mm；
[0035]S2、根据QP1180断裂极限应变，将三点弯曲的第二支撑跨距d设置为500mm，试验后在平面应变失效(区域1)发生开裂失效，平均失效行程105mm；
[0036]S3、根据QP1180断裂极限应变，将三点弯曲的第一支撑跨距d设置为30mm，试验后在剪切失效(区域2)发生开裂失效，平均失效行程74mm。
[0037]综上所述，本专利技术诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法通过简单地调整试验条件，可以诱发两种不同的失效模式，为材料失效行为研究提供基础，在工程上具有广泛的应用前景。
[0038]本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本专利技术，而并非用作为对本专利技术的限定，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种诱发两种失效形式的特征件三点弯曲试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、三点弯曲过程中，压头在特征件的帽型梁上压下后形成两个独立区域并产生集中应变，两个所述独立区域的受力状态分别为平面应变和剪切，第一独立区域失效发生在平面应变应力状态附近，第二独立区域失效发生在剪切应力状态附近；S2、第一独立区域在加载后的塑性应变进入平台期；S3、通过设置第一支撑跨距，使得所述平台期的塑性应变大于平面应变对应的失效应变，从而在三点弯曲过程中发生平面应变失效；S4、通过设置第二支撑跨距，使得所述平台期的塑性应变小于平面应变对应的失效应变，从而在三点弯曲过程中不发生平面应变失效，随着所述压头的加载位移增加，发生剪切失效。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张骥超，李建平，逯若东，董善举，杨刘斌，陈自凯，
申请(专利权)人：东风汽车有限公司东风日产乘用车公司，
类型：发明
国别省市：