[發(fā)明專利]平面試驗系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680053768.2
• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN108027306A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林建國;李楠;邵竹濤;白謙
• 申請（專利權(quán)）人: 帝國創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/08
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 陳鵬;石磊

提供了一種用于將力施加至樣品的設(shè)備。該設(shè)備包括：輸出可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，包括多個連接點；多個剛性的連接裝置，每個連接裝置包括第一端和第二端，其中，每個連接裝置的第一端樞轉(zhuǎn)地耦接至輸出可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的多個連接點中的一個；多個導(dǎo)引構(gòu)件；以及多個樣品保持件，每個樣品保持件可滑動地安裝至導(dǎo)引構(gòu)件中的一個并且樞轉(zhuǎn)地耦接至多個連接裝置中的一個的第二端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于將力施加至樣品的設(shè)備。具體地，但非排他地，本發(fā)明涉及用于將平面力施加至確定成形極限圖中使用的樣品的設(shè)備。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了在恒溫環(huán)境中并且在模擬熱成形和冷模淬火過程的復(fù)雜溫度條件下確定成形極限圖的具體實用性。

背景技術(shù)

容易執(zhí)行不管是拉伸或壓縮的平面試驗的能力對于一些不同應(yīng)用范圍是期望的。平面雙軸試驗通常在雙軸試驗機器上執(zhí)行，通常是具有四個獨立控制的致動器的獨立機器?？商鎿Q地，連桿機構(gòu)附件或齒條和齒輪機構(gòu)可以安裝在常規(guī)單軸機器上以及將單軸力轉(zhuǎn)換為雙軸力。然而，當(dāng)前平面試驗方法經(jīng)常要求運行復(fù)雜的致動機構(gòu)或電子設(shè)備；因此，這種裝置的使用經(jīng)常局限于在室溫下執(zhí)行的試驗，因為在低溫或高溫環(huán)境下，必要的電子設(shè)備可能漂移(drift)甚至破壞。

期望的是，在于確定材料的成形極限圖中適用于在高溫和低溫下使用的平面試驗系統(tǒng)的一個具體應(yīng)用。具體地，理想的是當(dāng)確定成形極限圖時具有適用于在溫度范圍下(例如，模擬諸如熱成形和冷模淬火的復(fù)合材料形成條件的溫度)使用的平面試驗系統(tǒng)。成形極限圖(FLD)為金屬板提供多個材料失效試驗的結(jié)果的圖解指示。FLD是識別施加的應(yīng)變使得材料的均勻形變的極限并且示出導(dǎo)致材料失效的塑性不穩(wěn)定性或擴(kuò)散頸縮開始的實驗曲線。FLD的曲線以上的區(qū)域被認(rèn)為是存在潛在裂紋的應(yīng)變區(qū)域，并且曲線以下的區(qū)域被認(rèn)為是材料(諸如，金屬板)的均勻變形出現(xiàn)的安全形成區(qū)域。例如，F(xiàn)LD由制造商和設(shè)計者用于評估經(jīng)受不同的形成過程時的金屬板的可成形性，并且允許預(yù)計例如金屬板的裂紋將發(fā)生的條件。

鋼由于其高強度和韌度以及良好的可成形性已經(jīng)是許多行業(yè)的主要制造材料，但是現(xiàn)在經(jīng)常使用諸如鎂合金或鋁合金的更輕的加重材料來減輕重量，從而改善車輛的性能和安全性并且直接減少能量消耗，這有益于燃料經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境。

然而，由于這些合金在室溫下的低可成形性，熱成形和冷模淬火(HFQ)方法現(xiàn)在越來越多地用于這些材料，代替可以引起所成形的組件中的熱變形和不期望機械性能的更傳統(tǒng)的加溫和熱成形過程。在HFQ成形過程期間，在傳輸至冷模且被壓模之前，金屬板在熱處理金屬的溶液中被加熱至特定溫度。然后金屬被保持在工具中直到它被淬火。HFQ方法允許組件形成復(fù)雜形狀，同時使熱變形最小化。

因為金屬板的可成形性取決于固有參數(shù)(諸如，材料的機械性能和微觀結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)性質(zhì))以及外源因素(即，形成條件，諸如，溫度、應(yīng)變率、應(yīng)變路徑和加工方式(tooling))，因此金屬板的FLD在高溫下可以明顯不同于在室溫下獲得的FLD。因此，有用的是了解在可適用的形成條件下形成的材料的失效限制。然而，F(xiàn)LD確定一般發(fā)生在室溫下(例如，遵循用于FLD確定的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12004-1：2008)，或者以加溫或熱成形過程下；在適用于HFQ過程的條件下不存在確定FLD的方法標(biāo)準(zhǔn)，也不存在任何合適的試驗方法。

當(dāng)前使用的確定FLD的兩個主要方法——面外試驗和面內(nèi)試驗，都不適用于在HFQ條件下使用，該HFQ條件通常包括使金屬板或其他材料在高溫下并且以恒定的應(yīng)變率經(jīng)受加熱過程、冷卻過程和變形。

面外試驗包括通過剛性沖孔或液壓裝置施加力來拉伸改變尺寸的金屬板。然而，通過這個方法確定的成形極限圖呈現(xiàn)對用于使薄片變形的金屬板的厚度和沖孔的尺寸的依賴。這部分由于即使使用滑潤劑也不可以避免金屬板與試驗組件之間的摩擦效果的事實。此外，當(dāng)使用這個方法時在金屬中產(chǎn)生大應(yīng)變梯度，并且變形應(yīng)變率不是恒定的。此外，用于執(zhí)行面外試驗的沖孔和模具不足夠堅韌以經(jīng)受試驗要求的高溫，例如，在高溫下或以HFQ過程條件下的硼鋼。