Способ испытания образцов листового материала на растяжение



Способ испытания образцов листового материала на растяжение
Способ испытания образцов листового материала на растяжение

 


Владельцы патента RU 2555217:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях плоской деформации. Способ испытания конструкционного листовых материалов на растяжение заключается в том, что по всей противолежащей рабочей части плоскости прямоугольного образца размещают антифрикционную прокладку, отбортовывают его края и устанавливают образец на оправку прямоугольного сечения, перед нагружением растягивающим усилием устанавливают на отбортованные края образца и оправку накладки, охватывающие торцы образца, а нагружение осуществляют через неотбортованные края образца. До начала испытания на периферии рабочей части образца формуют два продольных рифта, блокирующие деформацию образца по его ширине, нагружают образец до разрушения, измеряют толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которой рассчитывают величину предельной пластичности материала образца. Техническим результатом является повышение точности испытания путем исключения деформации по ширине рабочей части образца. 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях плоской деформации в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.

Известен способ [1] испытания образцов листового материала на растяжение, по которому по всей противолежащей рабочей части плоскости прямоугольного образца размещают антифрикционную прокладку, отбортовывают его края и устанавливают образец на оправку прямоугольного сечения, перед нагружением растягивающим усилием устанавливают на отбортованные края образца и оправку накладки, охватывающие торцы образца, а нагружение осуществляют через неотбортованные края образца.

Недостатком известного технического решения является невысокая точность проведения испытания образцов листового материала на растяжение в условиях плоской деформации, обусловленная деформацией образца, происходящей по его ширине.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности и достоверности испытания путем исключения деформации по ширине рабочей части образца.

Это достигается тем, что в способе испытания образцов листового материала на растяжение, согласно изобретению, до начала испытания на периферии рабочей части образца формуют два продольных рифта, блокирующие деформации образца по его ширине, за счет чего в процессе испытания в центральной зоне рабочей части образца происходит деформация только по длине и толщине образца, то есть реализуется однородное плоское деформированное состояние.

Способ осуществляют следующим образом. Из исследуемого материала изготавливают образец 1 (фиг.1). По всей противоположной рабочей части плоскости прямоугольного образца размещают антифрикционную прокладку 2 (фиг.2), отбортовывают его края и устанавливают образец на оправку 3 прямоугольного сечения, перед нагружением растягивающим усилием устанавливают на отбортованные края образца и оправку накладки 4, охватывающие торцы образца, которые крепят с помощью винтов 5, а нагружение осуществляют через неотбортованные края образца с помощью захватов 6.

До начала испытания на периферии рабочей части образца формуют два продольных рифта, блокирующие деформацию образца по его ширине, за счет чего в процессе испытания в центральной зоне рабочей части образца происходит деформация только по длине и толщине образца, то есть реализуется однородное плоское деформированное состояние. Измеряют толщину рабочей части образца t0 и нагружают его до разрушения.

После испытания образец 1 снимают с оправки 3, измеряют толщину t рабочей части образца в месте разрушения и рассчитывают величину предельной пластичности εпр материала образца по формуле

ε п р = 2 3 ln ( t 0 / t ) .

Реализация предлагаемого способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность проведения испытаний образцов листового материала на растяжение в условиях плоской деформации и получить необходимые характеристики пластичности для оценки деформируемости листовых материалов при их обработке давлением.

Пример конкретной реализации способа

Испытания образцов листового материала на растяжение в условиях плоской деформации осуществляли на стандартной испытательной машине ГМС-50. Испытаниям подвергали три образца с длиной рабочей части L=150 мм, шириной рабочей части B=70 мм, выстотой отбортованных краев H=30 мм и толщиной 1,5 мм, изготовленные из алюминиевого сплава Д16 AM. Для уменьшения влияния сил трения по всей противоположной рабочей части плоскости образца размещали антифрикционную прокладку из фторопласта 4 толщиной 0,1 мм. Все образцы нагружали до разрушения.

Для проверки реализации в центральной зоне рабочей части образца условий однородной плоской деформации после испытания определяли деформации по предварительно нанесенной на образец фотоконтактным способом делительной сетке из системы пересекающихся окружностей диаметром d=2,6 мм. С этой целью на универсальном микроскопе УИМ-22 с точностью ±0,001 мм по обе стороны от образовавшейся трещины (по нормали к ней) измеряли наибольший a и наименьший b размеры ячеек деформированной делительной сетки. Измерения начинали с ближайшей к трещине целой ячейки, соседней с ячейкой, рассеченной возникшей трещиной. Главные деформации в плоскости листа рассчитывали по формулам

ε 1 = ln( a /d) ; ε 2 = ln(b/d)  .                                                   (1)

По установленным значениям главных деформаций определяли параметр вида деформированного состояния α = ε 2 / ε 1 .

Для каждого из испытанных образцов практически на всей длине рабочей части параметр α оставался примерно постоянным, а его величина не превышала 0,02, что свидетельствовало о том, что в исследованной зоне обеспечиваются условия, близкие к однородной плоской деформации.

Разрушение каждого из трех испытанных образцов происходило по центру рабочей части путем образования трещины, ориентированной по нормали к продольной оси образца, что также подтверждало, что при испытании реализуются условия однородной плоской деформации.

Предельная пластичность εпр материала равна интенсивности деформации εi, накопленной к моменту разрушения. В случае плоской деформации ε2=0 и тогда

ε п р = ε i 2 3 ε 1 .                                                                                              (2)

Из условия пластической несжимаемости материала следует, что

ε 1 = ε 3 ,                                                                                                     (3)

где ε3=ln(t/t0) - третья главная деформация. Из сопоставления соотношений (2) и (3) следует, что предельная пластичность

ε п р = 2 3 ln ( t 0 / t )                                                                                     (4)

Для установления предельной пластичности на рабочей части каждого из испытанных образцов измеряли толщину t вблизи места разрыва.

Независимое определение предельной пластичности εпр методом делительных сеток (расчет по формуле (2)) и по результатам измерения толщины рабочей части образца до и после испытания (расчет по формуле (4) дало практически одинаковые значения предельной пластичности, а ее значение, усредненное по результатам испытания трех образцов, оказалось равным 0,25.

Таким образом, представленные экспериментальные данные позволяют сделать заключение о возможности реализации с достаточной степенью точности предлагаемого способа испытания листовых материалов на растяжение.

Предлагаемый способ позволяет определить с высокой точностью и достоверностью характеристики механических свойств листовых материалов при растяжении в условиях однородной плоской деформации. Предлагаемый способ может быть использован, в частности, для установления предельной устойчивой деформации и предельной пластичности листовых материалов при растяжении в условиях плоской деформации, необходимых для построения диаграмм предельной формуемости материалов и используемых при проектировании технологических процессов обработки металлов давлением. Использование предлагаемого способа испытания позволит определять необходимые характеристики механических свойств листовых материалов, применяемых в различных отраслях промышленности, путем проведения испытаний в механических лабораториях промышленных предприятий и НИИ.

Источники информации

1. Авт. св. СССР 1820282, кл. G01N 3/28? 07.06.1993, БИ №21.

Способ испытания образцов листового материала на растяжение, по которому по всей противолежащей рабочей части плоскости прямоугольного образца размещают антифрикционную прокладку, отбортовывают его края и устанавливают образец на оправку прямоугольного сечения, перед нагружением растягивающим усилием устанавливают на отбортованные края образца и оправку накладки, охватывающие торцы образца, а нагружение осуществляют через неотбортованные края образца, отличающийся тем, что до начала испытания на периферии рабочей части образца формуют два продольных рифта, блокирующие деформацию образца по его ширине, нагружают образец до разрушения, измеряют толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которой рассчитывают величину предельной пластичности материала образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях одноосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам определения в образцах после однократного ударного нагружения зон пластического деформирования под изломом, и может быть использовано для оценки изменения свойств в сталях вблизи развивающейся трещины, поэтапно или после разрушения образца, контроля причин разрушения изделия и при диагностике в технической экспертизе.

Изобретение относится к методам тепло-прочностных испытаний конструкционных материалов преимущественно при прогнозировании и оценке работоспособности необлучаемых конструктивных элементов в атомной технике.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой.

Изобретение относится к способу прогнозирования трещинообразования для выделения участка опасности трещинообразования при осуществлении анализа деформации методом конечных элементов, устройству обработки и носителю записи.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к технологическим способам испытания и оценки штампуемости листового проката. .

Изобретение относится к области механических испытаний конструкционных материалов и может быть использовано при определении механических характеристик листовых материалов в условиях плоской деформации. Способ испытания конструкционного материала на пластичность заключается в том, что гладкий плоский образец прямоугольной формы нагружают до разрушения сменным пуансоном полуцилиндрической формы в съемной щелевой матрице, устанавливают минимальный радиус гиба и толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которых рассчитывают величину предельной пластичности его материала. Техническим результатом является повышение точности испытания путем создания на рабочей части образца однородного деформированного состояния. 1 ил.

Изобретение относится к листовой штамповке, а в частности к исследованию механических свойств листовых материалов для оценки их штампуемости, а также для использования в CAD/CAE-системах при компьютерном моделировании и проектировании формоизменяющих операций листовой штамповки. Сущность: диаграмму предельных деформаций строят по относительному равномерному удлинению δр по ГОСТ 11701-84, затем вычисляют ординату ln(1+δр) первой точки диаграммы предельных деформаций, далее для модели линейного растяжения изотропного образца рассчитывают абсциссу -0,5ln(1+δр) этой первой точки, из построенной первой точки проводят отрезок прямой под углом 45° к оси ординат до пересечения с этой осью ординат во второй точке, третью точку получают с абсциссой и ординатой 2ln(1+δр), соединяют вторую и третью точки отрезком прямой, из третьей точки проводят отрезок прямой ε1=ε2 до четвертой точки с абсциссой и ординатой 3ln(1+δр), а отрезок прямой, проходящей через первую и вторую точки, продлевают влево до пятой точки с абсциссой -ln(1+δр). Технический результат: сокращение времени и повышение качества проектирования технологических процессов и оснастки, экономия листового материала за счет сокращения процента брака при отладке технологических процессов, а также значительное упрощение выбора листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например кузовных деталей легковых автомобилей и другой техники. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к листовой штамповке, в частности к исследованию механических свойств листовых материалов для оценки их штампуемости, а также для использования в CAD/CAE-системах при компьютерном моделировании и проектировании формоизменяющих операций листовой штамповки. Сущность изобретения: на полученный из листового материала образец наносят делительную сетку, образец испытывают, измеряют делительную сетку, рассчитывают наименьшую главную деформацию и наибольшую главную деформацию и по нанесенным на координатную сетку значениям деформаций по оси абсцисс и по оси ординат строят диаграмму предельных деформаций. Диаграмму предельных деформаций строят по относительному равномерному удлинению и коэффициенту анизотропии, приводимых в сертификате на листовой материал, по которым вычисляют отрицательную абсциссу и положительную ординату первой точки на левой половине диаграммы предельных деформаций. Из построенной первой точки проводят прямую под углом 45° к осям координат до пересечения с осью ординат во второй точке и получают левую половину диаграммы предельных деформаций. Третью точку на правой половине диаграммы предельных деформаций строят с абсциссой и ординатой из условия, что при испытании на двухосное растяжение образца полусферическим пуансоном или жидкостью интенсивность деформаций элементов вблизи места разрыва образца в 2 раза больше интенсивности деформаций элементов образца вблизи места разрыва при испытании на одноосное растяжение, известной для левой половины диаграммы предельных деформаций. Соединяют вторую и третью точки прямой и получают правую половину диаграммы предельных деформаций. Технический результат: сокращение времени и повышение качества проектирования технологических процессов и оснастки, экономия листового материала, а также значительное упрощение выбора листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например кузовных деталей легковых автомобилей и другой техники. 2 ил.
Наверх