專利名稱：板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬板材成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著日益嚴(yán)重的能源危機(jī)、環(huán)境問(wèn)題與人們對(duì)汽車安全性能要求的不斷提高，節(jié)能、環(huán)保、安全已成為汽車工業(yè)發(fā)展的主題。高強(qiáng)度鋼板的熱成形技術(shù)是實(shí)現(xiàn)車身輕量化和提高車身安全性的先進(jìn)技術(shù)之一，通過(guò)車身零件的減薄和高強(qiáng)度的合理匹配，可以有效減輕車身重量，降低油耗，同時(shí)提高車身的安全性。高強(qiáng)鋼的熱沖壓成形技術(shù)克服傳統(tǒng)冷沖壓成形技術(shù)中成形困難、回彈嚴(yán)重、形狀不良等難題，可生產(chǎn)高強(qiáng)度、高精度及復(fù)雜形狀的汽車零部件。另外，鋁、鎂合金等輕質(zhì)合金的溫?zé)岢尚图夹g(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于車身和航空航天零部件的制造。
成形極限是指板材在塑性失穩(wěn)前所能達(dá)到的最大變形程度。成形極限圖作為判斷板材成形極限的重要依據(jù)，被廣泛應(yīng)用于沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中。目前板材成形極限圖的測(cè)試方法主要是由IS012004-2標(biāo)準(zhǔn)提出的Nakajima和Marciniak測(cè)試方法，其基本原理是利用沖頭對(duì)板材進(jìn)行沖壓變形，通過(guò)改變?cè)嚇拥膸缀涡螤畛叽绔@得不同的應(yīng)變狀態(tài)，采用網(wǎng)格法或數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)測(cè)量試樣斷裂周圍縮頸區(qū)域的主、次應(yīng)變值，從而獲得成形極限圖。Marciniak測(cè)試方法使用平?jīng)_頭,沖頭與試樣中間增加墊板；Nakajima測(cè)試方法則使用半球形沖頭，需要一套復(fù)雜的潤(rùn)滑系統(tǒng)。需要特別指出的是此標(biāo)準(zhǔn)提出的測(cè)試方法主要應(yīng)用于獲取板材在常溫下的成形極限圖。由于熱沖壓成形過(guò)程中存在復(fù)雜的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、組織轉(zhuǎn)變等多因素的耦合作用，現(xiàn)有成形極限圖的測(cè)試方法很難準(zhǔn)確獲得板材在高溫下的成形極限圖，Dahan,Turetta和專利CN201110082554. 7等提出獲得板材在高溫下成形極限圖的測(cè)試方法均基于Nakajima測(cè)試方法，其缺點(diǎn)為(I)板料變形區(qū)域的溫度難以保持穩(wěn)定。沖壓變形時(shí)，沖頭的不同位置先后與試樣接觸，造成板材的變形溫度下降且不均勻；(2)高溫下沖頭和模具難以保持足夠的剛性，對(duì)沖頭及模具材料的熱力學(xué)性能要求高；(3)難以準(zhǔn)確的控制應(yīng)變速率；( 4 )難以消除熱摩擦的影響；(5) Nakajima測(cè)試方法沖壓變形的初始階段為雙向應(yīng)變狀態(tài)，造成FLC上的最低點(diǎn)右移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種可準(zhǔn)確控制試樣變形區(qū)域的溫度和應(yīng)變速率，且變形區(qū)域無(wú)摩擦，操作簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確獲得板材在不同溫度及應(yīng)變速率下的成形極限圖的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，包括雙軸拉伸裝置、材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置及測(cè)量分析裝置；所述雙軸拉伸裝置用于在材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置對(duì)試樣進(jìn)行加熱后，對(duì)試樣進(jìn)行拉伸變形；所述測(cè)量分析裝置用于獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，獲得板材的成形極限圖。進(jìn)一步,所述雙軸拉伸裝置包括夾具、兩個(gè)“井”字形部件、連桿、陶瓷墊片及陶瓷銷；所述兩個(gè)“井”字形部件通過(guò)連桿連接； 所述夾具與所述連桿連接，所述夾具用于固定試樣，并在受到一定的載荷或位移時(shí)，同步或單軸對(duì)試樣進(jìn)行拉伸運(yùn)動(dòng)；所述“井”字形部件通過(guò)陶瓷銷和陶瓷墊片與所述連桿固定連接。進(jìn)一步，所述“井”字形部件中心設(shè)有一觀察孔；所述夾具包括兩組水平方向夾具及兩組豎直方向夾具。進(jìn)一步，所述材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置為材料拉伸試驗(yàn)機(jī)與加熱設(shè)備的一體化裝
置或組合裝置。進(jìn)一步，所述測(cè)量分析裝置包括圖像采集設(shè)備及測(cè)量分析設(shè)備；所述圖像采集設(shè)備用于通過(guò)所述觀察孔獲取試樣變形的數(shù)據(jù)；所述測(cè)量分析設(shè)備用于通過(guò)對(duì)比獲取的試樣變形數(shù)據(jù)中不同變形時(shí)刻試樣表面隨機(jī)分布的斑點(diǎn)閾值，計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變；對(duì)不同變形試樣應(yīng)變的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得成形極限圖。進(jìn)一步，所述試樣包括十字形試樣或單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣；所述試樣中間區(qū)域減薄，通過(guò)改變中間減薄區(qū)域的寬度a與長(zhǎng)度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，拉伸變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)來(lái)完成的；所述對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，其臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡。進(jìn)一步，所述十字形試樣包括雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣及介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣；所述單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣包括單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試方法，包括制備試樣，通過(guò)改變?cè)嚇又虚g減薄區(qū)域的長(zhǎng)度a和寬度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣；在試樣中間減薄區(qū)域設(shè)置圖像識(shí)別層；將試樣安裝于雙軸拉伸裝置；將雙軸拉伸裝置安裝于材料熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)，對(duì)制備的試樣加熱后進(jìn)行拉伸變形；
通過(guò)拉伸過(guò)程中圖樣識(shí)別層的變化獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變；對(duì)不同變形試樣應(yīng)變的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得成形極限圖。進(jìn)一步，所述試樣包括十字形試樣及單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣；所述試樣中間區(qū)域減薄，通過(guò)改變中間減薄區(qū)域的寬度a與長(zhǎng)度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，拉伸變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)來(lái)完成的；所述對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡。
進(jìn)一步，所述十字形試樣包括雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣及介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣；所述單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣包括單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣。本發(fā)明提供的一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)及方法，通過(guò)設(shè)計(jì)雙軸拉伸裝置和對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，可實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)變路徑，獲得不同的應(yīng)變狀態(tài)；利用材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置，可準(zhǔn)確控制試樣變形區(qū)域的溫度和應(yīng)變速率，且拉伸過(guò)程中變形區(qū)域無(wú)摩擦，操作簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確獲得板材在不同溫度和應(yīng)變速率下的成形極限圖，為板材溫?zé)岢尚渭夹g(shù)的工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。


圖I為使用本發(fā)明提供的一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I所示結(jié)構(gòu)中雙軸拉伸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的試樣在不同應(yīng)變速率下的典型板材成形極限圖；圖4a為本發(fā)明提供的雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本發(fā)明提供的平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4c為本發(fā)明提供的單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4d為本發(fā)明提供的介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4e為本發(fā)明提供的介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，包括材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置I、雙軸拉伸裝置2及測(cè)量分析裝置3 ;材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置I與雙軸拉伸裝置2連接；材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置I用于控制試樣變形區(qū)域的溫度和應(yīng)變速率；雙軸拉伸裝置2用于實(shí)現(xiàn)試樣不同應(yīng)變狀態(tài)的拉伸形變；測(cè)量分析裝置3用于在獲取試樣變形的整個(gè)過(guò)程后，通過(guò)對(duì)比不同變形時(shí)刻試樣表面隨機(jī)分布的斑點(diǎn)閾值，從而計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變，進(jìn)而獲得板材的成形極限圖。其中，材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置I可以是材料拉伸試驗(yàn)機(jī)與加熱設(shè)備的一體化裝置，也可以是組合裝置。此例中本發(fā)明材料熱/力模擬試驗(yàn)I裝置采用的是美國(guó)DSI公司型號(hào)為Gleeble3800的產(chǎn)品，最大拉伸載荷98KN,大于雙軸拉伸裝置的最大載荷；所述Gleeble3800設(shè)備采用全數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng),沖程速度范圍為0. 01mm/s 2000mm/s,可準(zhǔn)確控制加載位移，因此可準(zhǔn)確控制試樣變形所需的應(yīng)變速率；所述Gleeble3800設(shè)備采用電阻加熱，可快速升溫，最大加熱溫度170(TC，最大加熱速度1000(TC /s，最大冷卻速度可達(dá)1400C /s，冷卻介質(zhì)有壓縮空氣和霧化水，因此利用熱電偶可精確控制試樣變形區(qū)域的溫度。如圖2所示，雙軸拉伸裝置2包括兩組水平方向夾具6和兩組豎直方向夾具7、兩個(gè)“井”字形部件8、四根連桿9、若干個(gè)陶瓷墊片10及陶瓷銷11 ;兩個(gè)“井”字形部件上、下、左、右四個(gè)部位分別通過(guò)一根連桿9連接。連接“井”字形部件左、右兩個(gè)部位上的兩根連桿上分別設(shè)有一組水平方向夾具6，連接“井”字形部件上、下兩個(gè)部位上的兩根連桿上分別設(shè)有一組豎直方向夾具7。連接“井”字形部件左、右兩個(gè)部位上的兩根連桿分別通過(guò)一組水平方向夾具6連接，用于固定試樣，并在受到一定的載荷或位移時(shí)，同步或單軸對(duì)試樣進(jìn)行拉伸運(yùn)動(dòng)；“井”字形部件8通過(guò)陶瓷銷11和陶瓷墊片10與連桿9固定連接，陶瓷銷11和陶瓷墊片10用于在測(cè)試時(shí)使電流沿試樣水平方向流動(dòng)?！熬弊中尾考?中心設(shè)有一觀察孔，用于測(cè)量分析裝置3記錄試樣的變形過(guò)程。 測(cè)量分析裝置3包括圖像采集設(shè)備4及分析設(shè)備5。本發(fā)明采用的圖像采集設(shè)備4為高速攝像機(jī)，分析設(shè)備5為DIC系統(tǒng)。圖像采集設(shè)備4用于拍攝試樣變形的整個(gè)過(guò)程。分析設(shè)備5用于通過(guò)對(duì)比不同變形時(shí)刻試樣表面隨機(jī)分布的斑點(diǎn)閾值，從而計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變，進(jìn)而獲得板材的成形極限圖。拉伸變形過(guò)程中變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)來(lái)完成的。所述對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣設(shè)計(jì)，是基于如圖3所示，el和e2分別代表不同的應(yīng)變速率，根據(jù)圖3中不同應(yīng)變速率飛>e2 )成形極限曲線對(duì)應(yīng)的5種典型的應(yīng)變狀態(tài)(雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)I1、平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)i2、單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)i3、介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)i4、介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)i5)，設(shè)計(jì)5種不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣。本例中本發(fā)明采用的試樣包括十字形試樣及單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣。十字形試樣包括圖4a所示的雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=l)、圖4b所示的平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=l/4)、圖4d所示的介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=4/5)及圖4e所示的介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=l/2);單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣包括圖4c所示的單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣。試樣的中間區(qū)域減薄,臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡，通過(guò)改變中間減薄區(qū)域的寬度a與長(zhǎng)度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣。十字形試樣的臂間通過(guò)圓弧過(guò)渡。本發(fā)明提供的一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試方法，包括以下幾個(gè)步驟步驟SI :制備試樣；試樣包括十字形試樣及單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣。對(duì)于十字形試樣，通過(guò)改變中間減薄區(qū)域的寬度a與長(zhǎng)度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣。試樣的臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡。十字形試樣的臂間通過(guò)圓弧過(guò)渡。步驟S2 :在試樣中間減薄區(qū)域制作圖像識(shí)別層。步驟S3 :將試樣固定在雙軸拉伸裝置2上，然后安裝于材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置I的工作平臺(tái)內(nèi)，連接熱電偶至相應(yīng)端口，設(shè)定相應(yīng)的變形溫度和對(duì)應(yīng)的應(yīng)變速率等工藝參數(shù)，拉伸形變的變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)完成的，本實(shí)施例使用的材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置 I 為 Gleeble3800。步驟S4 :對(duì)制備的試樣加熱后進(jìn)行拉伸形變。步驟S5 :通過(guò)測(cè)量分析裝置3獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變。其中，測(cè)量分析裝置3包括圖像采集設(shè)備4及分析設(shè)備5，本發(fā)明采用的圖像采集設(shè)備4為高速攝像機(jī)及照明設(shè)備，分析設(shè)備5采用是DIC系統(tǒng)，利用DIC技術(shù)分析變形數(shù)據(jù)。步驟S6 :根據(jù)本實(shí)施例提供的5種應(yīng)變狀態(tài)試樣的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得板材的成形極限圖。其中，步驟SI制備試樣具體包括以下步驟步驟Sll :利用數(shù)控電火花線切割技術(shù)，改變?cè)嚇訙p薄區(qū)域的寬度a和長(zhǎng)度b的比值a/b，制備對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，拉伸變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)來(lái)完成的。本發(fā)明實(shí)施例采用的試樣包括十字形試樣及單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣。十字形試樣包括圖4a所示的雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=l)、圖4b所示的平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=l/4)、圖4d所示的介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=4/5)及圖4e所示的介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變 狀態(tài)點(diǎn)試樣(a/b=l/2);單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣包括圖4c所示的單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣。試樣基本特征為中間區(qū)域減薄，臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，臂間通過(guò)圓弧過(guò)渡，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡。步驟S5通過(guò)測(cè)量分析裝置3獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變具體包括以下步驟步驟S51 :通過(guò)高速攝像機(jī)記錄試樣拉伸過(guò)程中通過(guò)圖像識(shí)別層的圖樣的變化，獲取試樣變形的數(shù)據(jù)；步驟S52 :通過(guò)DIC分析技術(shù)對(duì)比獲取的試樣變形數(shù)據(jù)中不同變形時(shí)刻試樣表面隨機(jī)分布的斑點(diǎn)閾值，從而計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變。步驟S51首先通過(guò)高速攝像機(jī)獲取試樣變形的數(shù)據(jù)具體包括以下步驟步驟S511 :將高速攝像機(jī)固定在支架上，連接相關(guān)線路，設(shè)定相機(jī)參數(shù)，調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)和高速攝像機(jī)參數(shù)，使圖像具有良好的分辨率。步驟S512 :運(yùn)行程序，打開(kāi)照明系統(tǒng)，用高速攝像機(jī)記錄整個(gè)變形過(guò)程。步驟S6綜合本實(shí)施例提供的如圖4a_圖4e所示的5種應(yīng)變狀態(tài)試樣的計(jì)算結(jié)果，獲得板材的成形極限圖是步驟S61 :更換不同的試樣，重復(fù)試驗(yàn)步驟(S2-S5)；步驟S62 :通過(guò)DIC技術(shù)計(jì)算本實(shí)施例提供的5種應(yīng)變狀態(tài)試樣變形的主次應(yīng)變，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得成形極限圖。本發(fā)明提供的一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)及方法，通過(guò)設(shè)計(jì)雙軸拉伸裝置和對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，可實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)變路徑，獲得不同的應(yīng)變狀態(tài)；利用材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)確控制試樣變形區(qū)域的溫度和應(yīng)變速率，且拉伸過(guò)程中變形區(qū)域無(wú)摩擦，操作簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確獲得板材在不同溫度和應(yīng)變速率下的成形極限圖，為板材溫?zé)岢尚渭夹g(shù)的工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括 雙軸拉伸裝置、材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置及測(cè)量分析裝置； 所述雙軸拉伸裝置用于在材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置對(duì)試樣進(jìn)行加熱后，對(duì)試樣進(jìn)行拉伸變形； 所述測(cè)量分析裝置用于獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，獲得板材的成形極限圖。
2.如權(quán)利要求I所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述雙軸拉伸裝置包括 夾具、兩個(gè)“井”字形部件、連桿、陶瓷墊片及陶瓷銷； 所述兩個(gè)“井”字形部件通過(guò)連桿連接； 所述夾具與所述連桿連接，所述夾具用于固定試樣，并在受到一定的載荷或位移時(shí)，同步或單軸對(duì)試樣進(jìn)行拉伸運(yùn)動(dòng)； 所述“井”字形部件通過(guò)陶瓷銷和陶瓷墊片與所述連桿固定連接。
3.如權(quán)利要求2所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述“井”字形部件中心設(shè)有一觀察孔； 所述夾具包括兩組水平方向夾具及兩組豎直方向夾具。
4.如權(quán)利要求I所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置為材料拉伸試驗(yàn)機(jī)與加熱設(shè)備的一體化裝置或組合裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量分析裝置包括 圖像采集設(shè)備及測(cè)量分析設(shè)備； 所述圖像采集設(shè)備用于通過(guò)所述觀察孔獲取試樣變形的數(shù)據(jù)； 所述測(cè)量分析設(shè)備用于通過(guò)對(duì)比獲取的試樣變形數(shù)據(jù)中不同變形時(shí)刻試樣表面隨機(jī)分布的斑點(diǎn)閾值，計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變； 對(duì)不同變形試樣應(yīng)變的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得成形極限圖。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述試樣包括 十字形試樣或單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣； 所述試樣中間區(qū)域減薄，通過(guò)改變中間減薄區(qū)域的寬度a與長(zhǎng)度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，拉伸變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)來(lái)完成的； 所述對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，其臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡。
7.如權(quán)利要求6所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述十字形試樣包括雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣及介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣； 所述單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣包括單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣。
8.一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試方法，其特征在于，包括 制備試樣，通過(guò)改變?cè)嚇又虚g減薄區(qū)域的長(zhǎng)度a和寬度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣； 在試樣中間減薄區(qū)域設(shè)置圖像識(shí)別層； 將試樣安裝于雙軸拉伸裝置； 將雙軸拉伸裝置安裝于材料熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)，對(duì)制備的試樣加熱后進(jìn)行拉伸變形；通過(guò)拉伸過(guò)程中圖樣識(shí)別層的變化獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算變形試樣的主次應(yīng)變； 對(duì)不同變形試樣應(yīng)變的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得成形極限圖。
9.如權(quán)利要求8所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試方法，其特征在于 所述試樣包括十字形試樣及單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣； 所述試樣中間區(qū)域減薄，通過(guò)改變中間減薄區(qū)域的寬度a與長(zhǎng)度b的比值a/b，獲得對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，拉伸變形量的控制是由試樣的設(shè)計(jì)來(lái)完成的； 所述對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣臂上帶有不同數(shù)量的縫隙，厚度變化的過(guò)渡部分由圓角過(guò)渡。
10.如權(quán)利要求9所述的板材高溫成形極限圖的測(cè)試方法，其特征在于 所述十字形試樣包括雙向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣、介于雙向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣及介于單向應(yīng)變和平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣； 所述單軸應(yīng)變狀態(tài)試樣包括單向應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)試樣。
全文摘要
公開(kāi)了一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試系統(tǒng)，包括雙軸拉伸裝置、材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置及測(cè)量分析裝置；所述雙軸拉伸裝置用于在材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置對(duì)試樣進(jìn)行加熱后，對(duì)試樣進(jìn)行拉伸變形；所述測(cè)量分析裝置用于獲取試樣變形的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的試樣變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，獲得板材的成形極限圖。本發(fā)明提供的一種板材高溫成形極限圖的測(cè)試方法，通過(guò)設(shè)計(jì)雙軸拉伸裝置和對(duì)應(yīng)不同應(yīng)變狀態(tài)的試樣，利用材料熱/力模擬試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)確控制試樣變形區(qū)域的溫度和應(yīng)變速率，且拉伸過(guò)程中變形區(qū)域無(wú)摩擦，操作簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確獲得板材在不同溫度和應(yīng)變速率下的成形極限圖，為板材溫?zé)岢尚渭夹g(shù)的工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N3/02GK102749253SQ20121023854
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者劉光明, 朱啟建, 朱國(guó)森, 李學(xué)濤, 李本海, 李楠, 林建國(guó), 羅家明 申請(qǐng)人:首鋼總公司