【技术实现步骤摘要】
一种可实现应力主轴连续旋转的金属薄板胀形试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及金属薄板在复杂非线性加载条件下的性能测试领域,尤其涉及一种可实现应力主轴连续旋转的金属薄板胀形试验装置及方法。
技术介绍
[0002]随着航空航天及汽车工业领域对轻量化、可靠性和长寿命等要求的大幅提升,采用整体异形薄壳构件代替传统分块拼焊组装结构的需求日益迫切。为实现复杂异形薄壁整体构件的成形,往往需要经历复杂的变形过程,在此过程中坯料形状、尺寸和边界条件的改变都导致加载路径呈现出复杂的非线性:应力路径连续变化的同时,应力主轴方向也会发生连续、复杂的旋转。此外,由于制备工艺的方向性,实际的薄板材料都具有一定程度的各向异性,所以不同的材料方向匹配不同的加载路径时会表现出不同的变形特性和成形性能。因此,为实现复杂成形过程中板材变形特性的精确描述和表征,用于指导实际成形,需要用尽量接近实际成形时坯料及模具约束等条件的试验来获得对应的应力、应变等数据。
[0003]针对薄板变形性能的测试,目前主要采用的方法有简单比例加载,如单向拉伸/压缩法、圆形/椭圆形截面凹模胀形法等,以及在此基础上发展出的非比例加载,如双向加载十字拉伸法和阶梯凹模胀形法(专利号201611240021.6)等。以上的简单比例加载方法在设定的某种特定且不变的平面应力状态下获得薄板性能,应力路径和应力主轴方向都不发生变化,与板材在实际变形中经历的复杂加载过程相差甚远。非比例加载中,双向加载十字拉伸法通过改变十字形试样上两个相互垂直方向上的拉伸力和拉伸速度,使变形过程中面 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可实现应力主轴连续旋转的金属薄板胀形试验装置,其特征在于,该金属薄板胀形试验装置包括旋转凹模上模(5)、旋转凹模下模(6)、密封施力系统(18)、压力介质输出系统(15)、数据采集系统(1)、控制系统(13)和支撑框架;控制系统(13)分别连接数据采集系统(1)、压力介质输出系统(15)和密封施力系统(18);数据采集系统(1)位于支撑框架上方,用于采集图像;支撑框架内自上而下依次布置旋转凹模上模(5)、旋转凹模下模(6)、充液压板(7)、充液压板垫板(8);充液压板(7)、充液压板垫板(8)分别通过压板顶出机构(11)、垫板顶出机构(10)进行上下移动;压力介质输出系统(15)一端通过压力介质输出高压软管(14)连接充液压板(7),用于传输胀形用高压介质(19),另一端通过压力传感器(16)连接至控制系统(13),用于传输压力值;密封施力系统(18)通过密封施力液体介质高压软管(17)分别连接压板顶出机构(11)、垫板顶出机构(10),用于传输密封施力液体介质(21);旋转凹模上模(5)内部开有型腔,型腔为沿高度方向自下而上逐渐缩小、长短轴方向在水平面内逐渐旋转的贯通椭圆孔,椭圆孔的轴长比不变或同时发生连续变化;旋转凹模上模(5)一端与支撑框架相连,另一端外缘依次设置有圆环状的半圆形凹槽与锯齿形凹凸槽;旋转凹模下模(6)安装于充液压板垫板(8)上,其外缘设置半圆形凸起筋与锯齿形凹凸槽,与旋转凹模上模(5)配合使用,金属薄板(23)放置在旋转凹模上模(5)、旋转凹模下模(6)间并压紧,在胀形变形中对金属薄板(23)实现压边;充液压板(7)为阶梯式圆柱体,内部开有通孔,通孔与压力介质输出高压软管(14)连通;充液压板(7)包括上层大直径圆柱和下层小直径圆柱;上层大直径圆柱上表面开有O型圈凹槽(20),用于放置O型密封圈;当金属薄板装夹完成并压边后,充液压板(7)上行与金属薄板(23)接触后继续施加压力,O型密封圈发生变形密封;下层小直径圆柱嵌套于充液压板垫板(8)设置的阶梯孔中。2.根据权利要求1所述的可实现应力主轴连续旋转的金属薄板胀形试验装置,其特征在于,还包括加热系统(22),其设置于旋转凹模下模(6)外缘;加热系统(22)的感应线圈缠绕保温材料后,通过绝缘材料放置在充液压板垫板(8)上;当采用高温胀形时,胀形用高压介质(19)为高压气体介质。3.根据权利要求1或2所述的可实现应力主轴连续旋转的金属薄板胀形试验装置,其特征在于,所述支撑框架包括上垫板(4)、下垫板(12)、支撑拉杆(9)、亚克力板(2)和垫块(3);上垫板(4)中心开有大于旋转凹模上模(5)型腔最大截面的倒梯形通孔视窗,用于数据采集系统(1)CCD相机对金属薄板表面胀形区内散斑的拍摄;上垫板(4)上方通过垫块(3)放置亚克力板(2),用于防止金属薄板胀破时液体飞溅污染损伤CCD相机的镜头;上垫板(4)、下垫板(12)间通过支撑拉杆(9)连接。4.根据权利要求3所述的可实现应力主轴连续旋转的金属薄板胀形试验装置,其特征在于,所述旋转凹模上模(5)的型腔正对数据采集系统(1)的CCD相机镜头,...
【专利技术属性】
技术研发人员:何祝斌,胡馨予,朱海辉,禹修建,林艳丽,陈柯霖,苑世剑,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:
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