[發(fā)明專利]一種罐體變形失穩(wěn)疲勞開裂試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110708758.0
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113433007B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝洪川;胡寬輝;王俊霖;陳一鳴;孫偉華;孟慶格
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

本發(fā)明提供了一種罐體變形失穩(wěn)疲勞開裂試驗方法，包括如下步驟：(1)將罐體使用的金屬薄材制成薄壁罐體；(2)將罐體固定在低周疲勞試驗機(jī)的安裝平臺上，上壓板置于罐體R圓角上面，試驗機(jī)壓頭與上壓板的中心部位接觸；(3)測試獲得失穩(wěn)時的最高加載力為Fc；繼續(xù)加載一定量的位移，直至載荷下降到(0.5?0.6)Fc的范圍；停止加載時的壓力記為F_S，此位置記為x_S；(4)在保證罐體上部和壓板之間接觸良好的情況下，采用1?15Hz的試驗頻率，使用三角波或正弦波對上述載荷失穩(wěn)后的罐體R圓角部位進(jìn)行循環(huán)加載疲勞測試，從而獲得罐體變形失穩(wěn)疲勞開裂的能力情況。本方法可以用于薄壁罐體材料大變形失穩(wěn)后的疲勞斷裂性能評估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料疲勞檢測試驗方法，具體涉及一種罐體變形失穩(wěn)疲勞開裂試驗方法，屬于包裝材料性能測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

各種食品罐、易拉罐多采用金屬薄材焊接或沖制加工而成，罐體在運(yùn)輸和使用過程中難免會發(fā)生因碰撞和擠壓導(dǎo)致的變形，這些變形容易造成材料在局部出現(xiàn)失穩(wěn)，失穩(wěn)后罐體的承載能力發(fā)生衰減，并容易在后續(xù)交變載荷的作用下產(chǎn)生疲勞開裂等問題。

目前常用的疲勞測試方法針對的主要對象為基體材料或結(jié)構(gòu)件，并且主要在彈性范圍內(nèi)進(jìn)行疲勞測試，測試結(jié)果可以得到σ(F)-N或ε-N等疲勞數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)測試結(jié)果可以為我們的零件設(shè)計提供一個安全的承載極限標(biāo)準(zhǔn)。

采用常用的疲勞測試方法進(jìn)行罐體材料的疲勞性能測試顯然對于食品罐的設(shè)計使用沒有太大的作用。因為食品罐屬于一次性的用材，主要考慮的是短生命周期內(nèi)的安全問題，即要求在短期的運(yùn)輸和使用過程中不會因發(fā)生癟罐失穩(wěn)而導(dǎo)致開裂的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對食品罐這類結(jié)構(gòu)因變形失穩(wěn)可能導(dǎo)致的疲勞開裂問題，提出了一種罐體變形失穩(wěn)后的疲勞開裂試驗方法，可以用于評估罐體材料在產(chǎn)生局部失穩(wěn)后抵抗疲勞開裂的能力。

本發(fā)明具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種罐體變形失穩(wěn)疲勞開裂試驗方法，包括如下步驟：

(1)將罐體使用的金屬薄材制成薄壁罐體，罐體具有垂直的壁部，罐頂及罐底采用翻邊滾壓方式連接，罐體的俯視投影為帶R圓角的矩形，R＝5-30mm，罐高不低于300t，長寬尺寸不低于600t，t為材料的厚度；

(2)將罐體固定在低周疲勞試驗機(jī)的安裝平臺上，上壓板置于罐體R圓角上面，壓板為正方形，邊長為50-70mm，其中壓板超出罐體部分的寬度為10-20mm，試驗機(jī)壓頭與上壓板的中心部位接觸，上壓板的中心部位位于帶R圓角的上方；

(3)試驗機(jī)壓頭對罐體施加壓力直至發(fā)生載荷失穩(wěn)，失穩(wěn)時的最高加載力為Fc；繼續(xù)加載一定量的位移，直至載荷下降到(0.5-0.6)Fc的范圍；停止加載時的壓力記為F_S，此位置記為x_S；

(4)在保證罐體上部和壓板之間接觸良好的情況下，采用1-15Hz的試驗頻率，使用三角波或正弦波對上述載荷失穩(wěn)后的罐體R圓角部位進(jìn)行循環(huán)加載疲勞測試，從而獲得罐體變形失穩(wěn)疲勞開裂的能力情況。

更進(jìn)一步的方案是：

所述循環(huán)加載疲勞測試，為位移循環(huán)加載實(shí)驗，具體為：

從停止加載位置x_S開始卸載，當(dāng)載荷變?yōu)?時的位置為x_b；以位置x_b為位移循環(huán)加載的下限，采用位移幅值△x＝k(x_S-x_b)進(jìn)行疲勞測試，其中k不大于1，初次加載k可以取1；罐體在等幅位移循環(huán)加載下直至變形失穩(wěn)部位出現(xiàn)開裂或循環(huán)次數(shù)達(dá)到5萬次時停止試驗，記錄位移循環(huán)加載次數(shù)N和位移幅值△x；