[發明專利]十字形試樣雙向拉伸測試裝置

在審

• 申請號: 201810153373.0
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108398328A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 何霽;李淑慧;郭聰;顧彬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶

本發明提供一種十字形試樣雙向拉伸測試裝置，包括上模座、下模座、兩對拉伸機構和導向桿組件；每一對拉伸機構包括兩滑動限位槽、第一滑塊、第二滑塊、第一推塊組件和第二推塊組件；每一對拉伸機構的兩滑動限位槽對置于預設中心位置的兩側并固定于下模座上；第一滑塊和第二滑塊設置于滑動限位槽內；第一滑塊和第二滑塊分別形成第一斜面；第一推塊組件和第二推塊組件固定于上模座，第一推塊組件和第二推塊組件分別形成和對應的第一斜面配合的第二斜面；兩對拉伸機構的拉伸方向相互垂直。本發明的一種十字形試樣雙向拉伸測試裝置，面向高強度材料試樣，并具有能夠提供足夠大的載荷、結構穩定和成本低廉的優點。

技術領域

本發明涉及拉伸測試裝置領域，尤其涉及一種十字形試樣雙向拉伸測試裝置。

背景技術

金屬板材的塑性成形在現代工業生產中占有重要的地位，其產品涉及航空航天、汽車制造、電子電器、儀器儀表、裝備制造等諸多行業。成形極限是板材成形領域中重要的性能指標和工藝參數，反映了板材在塑性失穩前所能取得的最大變形程度。以極限應變為基礎的成形極限圖可用來判斷復雜形狀沖壓件工藝設計的合理性，分析沖壓件的成形質量并改進工藝，以保證沖壓生產過程的順利進行。

要通過實驗的方式測定材料的成形極限圖，需要通過一定的方法沿不同的應變路徑將板料沖壓至失穩破裂，得到板料在拉伸條件下的極限狀態，然后測量該極限狀態下的應變。板料成形中的受力狀態大多為平面應力狀態或者接近平面應力狀態，受力的形式包括拉/拉、拉/壓、壓/壓三種狀態在不同比例下的組合。其中，雙向拉伸區常用的實驗測試方法有球頭脹形實驗和雙向拉伸實驗等。球頭脹形實驗的基本原理是在模具上設置限制材料流動的拉延筋，毛坯在凸模的壓力作用下表面積增大，厚度減薄，從而處于雙向拉伸變形狀態。球頭脹形實驗已有成熟的實驗規范，應用非常廣泛，但該實驗較難及時判斷材料斷裂的臨界點，不能準確地評價材料雙向拉伸性能。十字拉伸實驗的基本原理是對交叉呈“十”字形狀試樣的4個十字臂分別進行拉伸，使試樣中心區域在雙向拉伸的作用下產生塑性變形。十字拉伸實驗是實現復雜加載路徑的有效方法，中心區域的應變大小測量方便，并且可以調整不同方向載荷的應力比，更方便對材料在雙向拉伸狀態下的力學性能和成形極限進行測試，因此在材料的塑性研究中得到了廣泛應用。

目前現有的十字拉伸測試設備普遍采用以下形式：以十字形試樣的四個加載臂為基準構建測試框架，每個加載臂均通過一套液壓驅動裝置來實現加載過程，試樣的四個十字臂分別由楔形夾夾住，保證雙向加載過程中試樣中心不發生軸向移動，且兩端載荷大小相等方向同軸，每個方向上液壓缸的載荷大小可獨立伺服控制，設有載荷傳感器來對加載過程中的載荷進行實時測量，并通過A/D數據采集卡來完成實驗數據的記錄和存儲。

在實驗過程中，該種裝置存在以下問題：每個伺服液壓缸所提供的加載能力有限，對于某些抗拉強度在1500MPa以上甚至更高的材料，通過伺服液壓缸產生的加載力往往不足以使試樣在雙向拉伸的作用下發生破裂，無法判斷材料的塑性成形極限；該裝置所能裝載的十字形試樣尺寸較小，這在一定程度上會影響到試樣中心區域形變的均勻性及應變測量的精度；由于在每個加載臂上都設置了一套液壓驅動系統，會使得這一整套設備結構復雜，體積和占地面積龐大，設備制造、運輸、安裝、調試等過程困難并且容易損壞，制造維護成本高昂。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種十字形試樣雙向拉伸測試裝置，面向高強度材料試樣，并具有能夠提供足夠大的載荷、結構穩定和成本低廉的優點。