[發(fā)明專利]一種測試金屬板材雙軸屈服和硬化行為的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610950749.1
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN107991177B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋鴻武;陳帥鋒;張士宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種測試金屬板材雙軸屈服和硬化行為的方法，其特征在于，該方法設(shè)計新的十字形試樣幾何結(jié)構(gòu)，通過測量雙軸載荷直接獲得金屬板材的雙軸初始和后續(xù)屈服應(yīng)力；所設(shè)計的試樣特征為：十字花試樣為沿十字中心線的對稱結(jié)構(gòu)，十字花試樣臂部雙圓角缺口、在十字花試樣的每個臂部中間加工一個貫通性的帶縫隙開口溝槽和中心變形區(qū)減薄，通過實時測量減薄區(qū)固定中心點的應(yīng)變確定金屬板材發(fā)生屈服的時刻和后續(xù)硬化對應(yīng)的應(yīng)變；

利用實驗裝置采集的軸向力數(shù)據(jù)F_x、F_y，通過簡單計算獲得金屬材料準(zhǔn)確的屈服與硬化軸向應(yīng)力σ_x、σ_y，其中：

σ_x和σ_y分別代表x軸、y軸兩個加載方向的屈服應(yīng)力，F(xiàn)_x和F_y分別代表x軸、y軸兩個加載方向的軸向力，L₆代表中心變形區(qū)長度或?qū)挾龋琓₁代表中心變形區(qū)厚度，L₅代表相對兩個縫隙開口溝槽根部之間的長度，T₂代表十字花試樣臂部厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試金屬板材雙軸屈服和硬化行為的方法，其特征在于，縫隙開口溝槽長度是控制測試精度的關(guān)鍵參數(shù)，對于不同厚度的金屬板材，對應(yīng)不同的縫隙開口溝槽長度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試金屬板材雙軸屈服和硬化行為的方法，其特征在于，通過改變雙軸加載的速度比獲得不同的應(yīng)變路徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試金屬板材雙軸屈服和硬化行為的方法，其特征在于，金屬板材的雙軸應(yīng)力由測量獲得的雙軸載荷直接求得。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試金屬板材雙軸屈服和硬化行為的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)十字花試樣加工

十字花試樣臂部采用雙圓角過渡，并在臂部中間加工貫通性的縫隙開口溝槽，并結(jié)合減薄中心變形區(qū)，促使試樣中心發(fā)生均勻變形；

(2)十字花試樣測量標(biāo)定

在試樣觀測區(qū)域表面通過噴漆方式形成隨機(jī)分布的散斑并將其烘干，作為后續(xù)光學(xué)測量的標(biāo)準(zhǔn)；

(3)雙軸加載實驗

采用配備數(shù)字圖像捕捉設(shè)備的雙軸拉伸試驗機(jī)進(jìn)行雙向加載實驗，試樣開始前進(jìn)行拍照標(biāo)定，試樣過程中固定時間間隔進(jìn)行拍照，并準(zhǔn)確記錄雙軸拉伸實驗機(jī)的夾頭加載力的實時數(shù)據(jù)；

(4)雙軸加載實驗數(shù)據(jù)處理

利用數(shù)值圖像分析軟件對變形試樣進(jìn)行分析，以試樣的幾何中心點為應(yīng)變跟蹤點，獲得該點的應(yīng)變—時間數(shù)據(jù)，選取ε_p0.2％作為屈服應(yīng)變點，利用(3)中測試得到的雙軸載荷數(shù)據(jù)，計算得到雙軸屈服應(yīng)力σ_0.2％，并采用相似方法獲得金屬材料后續(xù)硬化行為，對應(yīng)不同的跟蹤應(yīng)變下的后續(xù)屈服應(yīng)力。