CN102539253A - 测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置。上模座的下表面与上冲头底座的上表面贴合；下模座的上表面与下冲头底座的下表面贴合。上镶块固定在上模座的下表面，将上冲头与上模座固连。下冲头的底座位于下模座的上表面中心处。下镶块的位置与上镶块的位置相互对应。测量架位于试验装置的同一端，并且测量架的测量杆与上支杆内孔之间滑动配合。本发明使板料试件水平放置，受压时不会产生失稳弯曲，能够进行大程度的压缩变形，以获得大变形程度下的板料真实应力-应变曲线。

Description

测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置

技术领域

本发明涉及一种冷加工领域，具体是一种基于轧制试验测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置。

技术背景

建立准确的本构方程是解决金属塑性成形问题的重要前提，而本构方程可以通过单向均匀拉伸、压缩或纯剪等试验来建立。根据不同的塑性变形状态，选择不同的试验方法。目前，研究板料受压缩时的力学性能，国内外学者多采用类似国标GB/T7314-2005中的金属薄板压缩试验方法，即将板料试件竖直放置，长轴底端被固定约束，上端受压，短轴两端自由无约束，侧面同时采用一些预防板料试件失稳弯曲的约束装置(如采用防失稳侧板)。由于试件端面与试验机压头之间的摩擦力作用，试件端面的横向变形受到约束，试件各部分变形不均匀，当试件发生较大塑性变形时，会出现鼓形，因此试件内部不完全处于单向压缩状态，特别是端部，实际上处于三向应力状态，形成圣维南影响区。目前，很多方法都难于有效地消除端面摩擦力，因此这样的试验结果，显然不能真实地反映材料在单向压缩时的力学性能。西北工业大学在《金属塑性成形原理》的教材中提出了一种基于轧制试验确定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的方法(俞汉清，陈金德.金属塑性成形原理，机械工业出版社，1999)，此方法可以得到单向压缩状态下的真实应力-应变曲线，但对于试验装置而未作说明。

发明内容

为克服现有技术中存在的难于有效地消除端面摩擦力，不能真实反映板料在单向压缩时的力学性能的不足，本发明提出了一种测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置。

本发明包括上模座、下模座、上镶块、下镶块、上冲头、下冲头、导柱、导套、定位块、测量架及引伸计；在上模座下表面的两端各有一个导套，在下模座上表面的两端各有一个导柱，并且所述的导柱与所述的导套相互嵌套后滑动连接；上冲头底座位于上模座的下表面的中心处；上冲头底座的上表面与上模座的下表面贴合，并且该上冲头的冲头嵌入上镶块中心的条形冲头孔内；上镶块固定在上模座的下表面，将上冲头与上模座固连；下冲头的底座位于下模座的上表面中心处；下冲头底座的下表面与下模座的上表面贴合，并且该下冲头的冲头嵌入下镶块的条形冲头孔内；下镶块固定在下模座的上表面，将下冲头与下模座固连；所述下镶块的位置与所述上镶块的位置相互对应；定位块有2个，分别位于下镶块一侧的两端并与下镶块固定；测量架的上支杆固定在上模座的端面上，测量架的下支杆固定在下模座的端面上，并且上支杆与下支杆位于试验装置的同一端；测量架的测量杆下端与下支杆固定连接，测量架的测量杆上端套装在上支杆端头的内孔中，并且所述的测量杆与上支杆内孔之间滑动配合；引伸计的下端通过位于上支杆端头的圆柱销固定在上支杆端头的内孔上，引伸计上端固定在穿过上支杆内孔的测量杆上。

在上模座长度方向两端各有一个导套的安装孔；在上模座的表面分布有上镶块的安装孔；在下模座长度方向两端各有一个导柱的安装孔；在下模座的表面分布有下镶块的安装孔。

所述上冲头和下冲头上冲头的外廓尺寸分别与上镶块和下镶块上的通孔的内廓尺寸相同。

所述定位块的一侧表面有条形孔，该条形孔的位置与位于下镶块侧边上定位块的安装孔位置相对应。

本发明使板料试件水平放置，受压时不会产生失稳弯曲，可以进行大程度的压缩变形，以获得大变形程度下的板料真实应力-应变曲线；由于采用狭长的冲头，与试件接触面积小，加上良好的润滑，最大限度地减小板料试件与冲头之间的摩擦，能够较为精确地求得板料压缩时的真实应力-应变曲线；又由于冲头与试件接触面积小，且润滑良好，在受到较大压力时可能会出现滑动、倾斜的问题，而定位块则很好地解决了此类问题。设计的测量架，可以转压缩变形为拉伸变形，配备引伸计，可以精确、方便地测量试件受压变形程度。

附图说明

图1是试验装置的结构示意图；

图2是下冲头的结构示意图；

图3是定位块的结构示意图；

图4是下镶块的结构示意图；

图5是测量架的装配图；

图6是下模的装配示意图；

图7是上模的装配示意图。其中：

1.测量架    2.上模座   3.导套    4.导柱    5.定位块    6.上镶块

7.上冲头    8.下冲头   9.下镶块  10.下模座 11.定位螺栓 12.定位销

13.紧固螺钉 14.上支杆 15.测量杆 16.下支杆 17.圆柱销

18.标准引伸计

具体实施方式

本实例包括上模座2、下模座10、上镶块6、下镶块9、上冲头7、下冲头8、导柱4、导套3、定位块5、测量架1及引伸计18。

采用对称导柱式模架，及A型导柱导套，如说明书附图图1所示。

在上模座2下表面的两端各有一个导套3，在下模座10上表面的两端各有一个导柱4，并且所述的导柱4与所述的导套3相互嵌套后滑动连接，使上模座2的下表面与下模座10的上表面之间形成空间。上冲头7底座位于上模座2的下表面的中心处；上冲头7底座的上表面与上模座2的下表面贴合，并且该上冲头7的冲头嵌入上镶块6中心的条形冲头孔内。上镶块6通过螺钉固定在上模座2的下表面，从而将上冲头7与上模座2固连。下冲头8的底座位于下模座10的上表面中心处；下冲头8底座的下表面与下模座10的上表面贴合，并且该下冲头8的冲头嵌入下镶块9的条形冲头孔内；下镶块9通过螺钉固定在下模座10的上表面，从而将下冲头8与下模座10固连。所述下镶块9的位置与所述上镶块6的位置相互对应。定位块5有2个，分别位于下镶块9一侧的两端并与下镶块9固定。测量架1的上支杆14固定在上模座2的端面上，测量架1的下支杆16固定在下模座10的端面上，并且上支杆14与下支杆16位于试验装置的同一端。测量架1的测量杆15下端与下支杆16固定连接，测量架1的测量杆15上端套装在上支杆14端头的内孔中，并且所述的测量杆15与上支杆14内孔之间滑动配合。引伸计18的下端用橡皮筋通过位于上支杆14端头的圆柱销17绑定在上支杆14端头的内孔上，引伸计18上端用橡皮筋绑定在穿过上支杆14内孔的测量杆15上。

所述的上模座2和下模座10均为条形块状。在上模座2长度方向两端各有一个导套3的安装孔，并且该导套安装孔贯通上模座2的上表面和下表面。所述导套安装孔的孔径与导套3连接端的外径相同，使导套3连接端与所述导套安装孔两者之间过盈配合。在上模座2的表面分布有上镶块6的安装孔。

在下模座10长度方向两端各有一个导柱4的安装孔，并且该导柱安装孔贯通下模座10的上表面和下表面。所述导柱安装孔的孔径与导柱4的外径相同，使导柱4与所述导柱安装孔两者之间过盈配合。在下模座10的表面分布有下镶块9的安装孔。

所述的上镶块6和下镶块9均为矩形板块。在上镶块6和下镶块9的中心有条状的通孔，该通孔长度方向的中心线与所在的上镶块6和下镶块9长度方向的中心线重合。在上镶块6和下镶块9的四个角上分布有螺钉孔。在下镶块9的一个侧边的两端分布有定位块5的安装孔。

所述的上冲头7和下冲头8为条形块，其外形均为“T”形，形成了底座和冲头。所述上冲头7和下冲头8上的冲头的外廓尺寸分别与上镶块6和下镶块9上的通孔的内廓尺寸相同。

所述的定位块5有两个，形状从侧面看，类似一个倒立的“L”沿厚度方向拉伸而成，定位块5的高度应保证在上下冲头接触时，定位块不碰触上镶块6的底面。所述定位块5的一侧表面有条形孔，该条形孔的位置与位于下镶块9侧边上定位块5的安装孔位置相对应。

所述的标准引伸计18型号为YSJ-50/25-ZC，标距为50mm，最大伸长量为25mm。

装配时：

1)装配下冲头8。将下冲头8穿过下镶块9的通孔，用凸肩卡在下镶块9的凹槽中，调整下冲头8，使下冲头8上平面水平。同时保证下冲头8凸肩高度大于与下镶块9凹槽深度，使装配完成后，下冲头8与下镶块9之间无相对移动。

2)装配下模。将装配好的下镶块9安放在下模座10上，按中心线找正下镶块9的位置，用平行夹头夹紧，通过下镶块9上的两个螺钉孔在下模座10上钻出两个锥窝。拿开下镶块9，在下模座10上按锥窝钻螺纹底孔并攻丝，再将下镶块9置于下模座10上，找正位置后用紧固螺钉13紧固。最后在另一对角线上钻、铰定位孔，打入定位销12。

3)装配上冲头7。按照与1)同样方法装配上冲头7。

4)装配上模。按照2)同样的方法安装上模。

5)装配模架。将导套3、导柱4分别装入上、下模座，并注意安装后使导柱4和导套3的配合间隙均匀，保证润滑良好，使上、下模座相对滑动时无发涩及卡住现象。

6)检查并调整上、下冲头位置。将装好的上模导套3套装在下模导柱4上，闭合上下模，检查上下冲头是否对齐、贴合处是否各处均匀(可采用透光法、试压法检查)。如有问题，可采用垫片法进行调整。

7)装配定位块5。将定位块5内侧与下镶块9贴合，用定位螺栓11穿过定位块5的条形孔，将定位块5固定在下镶块9上，保证固定后的定位块5与下镶块9之间无相对滑动。按同样方法安装另一个定位块。

8)装配测量架1。将上支杆14的螺纹端拧入上模座2侧面的螺钉孔中并拧紧，并保证上支杆14另一端内孔水平放置。按同样方法将下支杆16固定在下模座10上，将与下支杆16相连的测量杆15穿过上支杆14的内孔。将圆柱销17插入上支杆14上的定位孔。

使用时，将板料试件上下表面、与试件接触的冲头各表面及与试件接触的定位块5内表面进行清理并充分润滑，将试件水平放在上、下冲头之间，使板料轴线方向与冲头轴线方向垂直。调整定位块5位置，使定位块5靠住试件两侧边，拧紧各定位块上定位螺栓11以固定定位块5。最后将整套试验装置放在单向拉伸/压缩试验机上，将标准引伸计18下端用橡皮筋通过位于上支杆14端头的圆柱销17绑定在上支杆14端头的内孔上，引伸计18上端用橡皮筋绑定在穿过上支杆14内孔的测量杆15上，去掉标准引伸计上的定位销后即可开机进行压缩实验。

拆卸时，按照上述步骤逆序操作。

Claims (4)

1.一种测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置，其特征在于，包括上模座、下模座、上镶块、下镶块、上冲头、下冲头、导柱、导套、定位块、测量架及引伸计；在上模座下表面的两端各有一个导套，在下模座上表面的两端各有一个导柱，并且所述的导柱与所述的导套相互嵌套后滑动连接；上冲头底座位于上模座的下表面的中心处；上冲头底座的上表面与上模座的下表面贴合，并且该上冲头的冲头嵌入上镶块中心的条形冲头孔内；上镶块固定在上模座的下表面，将上冲头与上模座固连；下冲头的底座位于下模座的上表面中心处；下冲头底座的下表面与下模座的上表面贴合，并且该下冲头的冲头嵌入下镶块的条形冲头孔内；下镶块固定在下模座的上表面，将下冲头与下模座固连；所述下镶块的位置与所述上镶块的位置相互对应；定位块有2个，分别位于下镶块一侧的两端并与下镶块固定；测量架的上支杆固定在上模座的端面上，测量架的下支杆固定在下模座的端面上，并且上支杆与下支杆位于试验装置的同一端；测量架的测量杆下端与下支杆固定连接，测量架的测量杆上端套装在上支杆端头的内孔中，并且所述的测量杆与上支杆内孔之间滑动配合；引伸计的下端通过位于上支杆端头的圆柱销固定在上支杆端头的内孔上，引伸计上端固定在穿过上支杆内孔的测量杆上。

2.如权利要求1所述一种测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置，其特征在于，在上模座长度方向两端各有一个导套的安装孔；在上模座的表面分布有上镶块的安装孔；在下模座长度方向两端各有一个导柱的安装孔；在下模座的表面分布有下镶块的安装孔。

3.如权利要求1所述一种测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置，其特征在于，所述上冲头和下冲头上冲头的外廓尺寸分别与上镶块和下镶块上的通孔的内廓尺寸相同。

4.如权利要求1所述一种测定板料单向压缩状态下真实应力-应变曲线的试验装置，其特征在于，所述定位块的一侧表面有条形孔，该条形孔的位置与位于下镶块侧边上定位块的安装孔位置相对应。

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