[發明專利]一種板材純剪切實驗加載裝置

有效

• 申請號: 202010020685.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111103206B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 胡衛龍;王渡初
• 申請（專利權）人: 王渡初
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 北京專贏專利代理有限公司 11797
• 代理人: 李斌

本發明提供了一種板材純剪切實驗加載裝置，屬于板材力學性能測試技術領域，包括第一連接組件與第二連接組件，所述第一連接組件與第二連接組件結構相同且相對錯位設置，第一連接組件與第二連接組件內部均安裝有相對設置的第一移動條栓和第二移動條栓，第一連接組件與第二連接組件內部均設置有板材，所述第一移動條栓和第二移動條栓之間通過第一鎖緊螺栓系統和第二鎖緊螺栓系統相連。本發明實施過程簡單，不需要設計特殊設備，用常規拉伸實驗機即可完成；本發明通過第一加載剪切芯軸與第二加載剪切芯軸的無間隙相對移動，使得待測板材的剪切受力僅僅發生在一對固定的剪切平面上；剪切變形亦發生在固定的剪切面上，其它區域不發生任何塑性變形。

技術領域

本發明屬于板材力學性能測試技術領域，具體是一種板材純剪切實驗加載裝置。

背景技術

在汽車、飛機及造船工業中，板材，特別是軋制板材獲得了廣泛地應用。幾何形狀不同的產品經由不同的加工工藝，例如，應用最為普遍的沖壓成形工藝，使之得到最終成形結構形狀。經塑性加工后的板材零件對整體產品的質量起到關鍵的作用，例如，對于汽車整體質量而言，起到至關重要的作用。

為了避免板材在塑性加工過程中發生起皺與開裂等失效現象，需要了解所用板材的力學性能，特別是需要借助計算機數值仿真技術，模擬成形過程中板材呈現出的可成形特性，包括對應的應力-應變關系，以及對板材成形極限的預測等，并依此合理地設計與優化成形工藝參數，有效地縮短零件的開發流程、降低零件研發成本。為了滿足此項工作，首先需要獲得準確的板材實驗力學性能實驗數據，材料的基本實驗數據是實現仿真預測的基本條件，也是實際工程應用中需要的極為重要的材料可應用性參數。

描述板材力學性能的基本實驗數據包括單向拉伸實驗，雙向拉伸實驗，但是，由于金屬材料發生塑性變形時，基本是以剪切滑移形式表現出來的，因此，剪切特性，特別是剪切應力-應變關系是描述金屬材料力學性能最為基本的實驗數據。另外，由于板材產品不同幾何形狀的影響，在幾何形狀變化的區域都將形成剪切應力的作用，故而，板材的剪切塑性變形特性，特別是剪切應力-應變關系，以及剪切成形極限的實驗判據，都是板材實際應用中需要的極為重要的參數。然而，由于純剪切加載的特殊性，即，純剪切要求加載應力僅僅發生在固定的剪切平面上，而不同于拉伸實驗加載應力發生在一個均勻的測試區域內，因此，從上世紀50年代至今，學術界一直在不斷的研究純剪切加載實驗方法，試圖獲得更精確的板材純剪切實驗數據。盡管陸續提出了許多板材剪切實驗方法，但是，基于目前發表的文章介紹及已經制定為實驗標準的實驗方法，所涉及的實驗均無法使被測試板材在完整的塑性變形過程中處于純剪切應力狀態。因此，所得數據只能用于了解板材的基本剪切強化與塑性變形特性，但是，無法直接用于仿真材料模型中，即無法獲得精確的純剪切實驗應力-應變關系。

例如，目前最為常用的，并且已成為標準的三種剪切實驗方法：Miyauchi實驗，ASTMB（831）-（05）標準實驗和Twin-Bridge實驗。這些剪切實驗方法，盡管加載方式有所不同，拉伸，或者扭轉，但是，施加到板材上的剪切力都發生在一個區域面積內，而不是一個固定的剪切面上。因而，隨著剪切變形的增加，變形區域將隨之出現附加拉應力現象，而且這類拉應力的影響程度無法定量描述，這不僅影響到對純剪切應力值大小的確定，而且也涉及到對剪切應變值的精確確定，即無法保證加載的全過程該區域材料始終處于純剪切應力狀態，這是現有板材剪切實驗方法共存的問題。

這也意味著目前還沒有有效的實驗方法能夠得到板材的純剪切實驗數據，而純剪切實驗數據是提高仿真預測精度不可缺少的用于定義材料模型的數據，這也是學術界和工程界目前都非常關注和亟待解決的問題，特別是對于滿足未來智能化板材成形仿真模擬應用的需要。

發明內容

對于現有的問題，本發明的目的在于提供一種簡單的加載裝置及實驗方法，應用傳統的拉伸試驗機即可獲得板材純剪切實驗數據，用于解決上述背景技術中提出的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：