CN112858005A - 一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属板塑性成形加工技术领域，具体涉及一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法，有夹具装置a、夹具装置b、螺纹孔、样品板、螺纹柱A、螺纹柱B、材料拉伸机；材料拉伸机一端固定于U型夹具装置a底部的螺纹柱B上，材料拉伸机另一端固定于长方条形夹具装置b顶部的螺纹柱A，夹具装置b嵌入夹具装置a的U型槽内并通过螺纹孔固定样品板，夹具装置a、夹具装置b、样品板均设置若干个螺纹孔；本发明用于板类零件在剪应力状态下的起皱缺陷判定和预测方面的研究，通过一套试验装置和一次试验操作能同时兼容多个尺寸的试验试样，根据研究需求实现无极调控。
Description
技术领域
本发明涉及金属板塑性成形加工技术领域，具体涉及一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法。
背景技术
薄壁结构件塑性起皱是影响其成形质量、精度以及模具寿命的因素之一，经常在生产过程中发生起皱；解决剪应力起皱问题，不仅可以使薄壁件起皱理论得到丰富和发展，而且对解决生产中的起皱问题具有重要实际意义。目前剪应力起皱的设备，剪切模具仅能得到单一尺寸的剪切试样，因此需要一种可调剪切模具，通过一套试验装置和一次试验操作同时兼容多个尺寸的试验试样。
发明内容
本发明目的是解决上述现有技术无法调整尺寸，不能同时操作多个试样品，效率低下，同时增加材料成本和加工成本的问题。
为实现上述技术，本发明提供如下技术方案：
一种金属板剪应力起皱装置，包括：夹具装置a（1）、夹具装置b（2）、螺纹孔（8）、样品板（6）、螺纹柱A（3）、螺纹柱B（7）、材料拉伸机；材料拉伸机一端固定于U型夹具装置a（1）底部的螺纹柱B（7）上，材料拉伸机另一端固定于长方条形夹具装置b（2）顶部的螺纹柱A（3），夹具装置b（2）嵌入夹具装置a（1）的U型槽内并通过螺纹孔（8）固定样品板（6），夹具装置a（1）、夹具装置b（2）、样品板（6）均设置若干个螺纹孔（8）。
进一步的，所述夹具装置a（1）主要有夹具C（11）、夹具D（12）、螺纹孔（8）、螺母（4）、螺柱（5）螺纹柱B（7）组成；夹具C（11）和夹具D（12）均为相同的U型体，夹具C（11）和夹具D（12）均设置贯穿表面的若干个螺纹孔（8）通过螺母（4）和螺柱（5）抵贴一起，抵贴一起的夹具装置a（1）底部设置倒凸型槽，倒凸型槽内适配螺纹柱B（7）一端两侧面对称设置凹槽。
进一步的，所述夹具装置b（2）主要有夹具A（21）、夹具B（22）、螺纹孔（8）、螺母（4）、螺柱（5）螺纹柱A（3）组成；夹具A（21）和夹具B（22）均为相同的长方条形体，夹具A（21）和夹具B（22）均设置贯穿表面的若干个螺纹孔（8）通过螺母（4）和螺柱（5）抵贴一起，抵贴一起的夹具装置b（2）顶部设置凸型槽，凸型槽内适配螺纹柱A（3）一端两侧面对称设置凹槽。
进一步的，所述夹具装置a（1）在U型本体竖向两条边的表面上设置若干个间距相同的螺纹孔（8），螺纹孔（8）适配螺柱（5）。
进一步的，所述夹具装置b（2）本体的表面设置若干个间距相同的螺纹孔（8），螺纹孔（8）适配螺柱（5）。
进一步的，所述样品板（6）于夹具装置a（1）和夹具装置b（2）表面螺纹孔（8）的位置设置对应的穿孔。
进一步的，所述螺柱（5）上均至少套设1个垫块（9）。
进一步的，所述夹具装置b（2）适配样品板（6）上的穿孔进行水平调节。
一种金属板剪应力起皱失稳特征测量方法，包括如下步骤：
步骤1，制备多组不同尺寸样品板（6），在每个样品板（6）的表面上先喷上白色哑光漆作为底漆，时间间隔3-5分钟，待底漆风干之后，再在底漆上面喷上黑色哑光漆，静止放置1-2分钟，使样品板（6）表面上形成灰度均匀的黑白散斑；
步骤2，螺纹柱A（3）和螺纹柱B（7）分别连接万能材料拉伸试验机，将样品板（6）上预制的穿孔，相应的适配夹具装置a（1）和夹具装置b（2）之间通过螺母（4）和螺柱（5）夹紧；
步骤3，样品板（6）的两侧边进行打磨、抛光，去除因样品板（6）制备时留下的划痕，调节夹具装置b（2）在夹具装置a（1）U型槽内位置，形成不同的剪应力区域，通过万能材料拉伸试验机对螺纹柱A（3）和螺纹柱B（7）同步进行拉伸，来模拟剪应力工艺试验下的起皱失稳；
步骤4，起皱失稳应变分布观测，采用在线应变测量系统对样品板（6）起皱区形成的剪应力皱纹进行在线实时拍照观测，从而得到剪应力起皱区域的应变分布特征。
与现有技术相比，本发明提供的一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法有益效果如下：
1.本发明提供一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法，实现尺寸调整，能同时操作多个试样品，提供测量效率，大大的减少材料成本和加工成本。
2.本发明提供一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法，通过在螺柱上均套设垫块，能同时进行多种不同样品的起皱失稳特征测量，使测量更高效。
3. 本发明提供一种金属板剪应力起皱装置及其起皱失稳特征测量方法，模拟包含切应力承载状态成形工艺条件下的起皱失稳，夹具装置与螺纹柱的相对位置关系可以依照试验需求来调整，根据试验需求，可以变换螺柱与夹具的相对位置，从而通过一次拉伸载荷的施加实现多个不同尺寸剪应力起皱试验的实施，该剪应力起皱区域能够利用在线应变测量系统实时观测剪应力起皱失稳过程中剪应力状态下的起皱区应变场分布特征，进而为探究金属板材在剪应力起皱失稳的特征。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供一种金属板剪应力起皱装置的结构示意图。
图2为图1的侧向结构示意图。
图3为图1中的螺柱上套设的垫块结构示意图。
图中标记：1-夹具装置a，11-夹具C,12-夹具D；2-夹具装置b，21-夹具A,22-夹具B；3-螺纹柱A；4-螺母；5-螺柱；6-样品板；7-螺纹柱B；8-螺纹孔；9-垫块。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-2所示，所述一种金属板剪应力起皱装置，包括：夹具装置a（1）、夹具装置b（2）、螺纹孔（8）、样品板（6）、螺纹柱A（3）、螺纹柱B（7）、材料拉伸机；材料拉伸机一端固定于U型夹具装置a（1）底部的螺纹柱B（7）上，材料拉伸机另一端固定于长方条形夹具装置b（2）顶部的螺纹柱A（3），夹具装置b（2）嵌入夹具装置a的（1）U型槽内并通过螺纹孔（8）固定样品板（6），
夹具装置a（1）、夹具装置b（2）、样品板（6）均设置若干个螺纹孔（8）。
优选的，所述夹具装置a（1）主要有夹具C（11）、夹具D（12）、螺纹孔（8）、螺母（4）、螺柱（5）螺纹柱B（7）组成；夹具C（11）和夹具D（12）均为相同的U型体，夹具C（11）和夹具D（12）均设置贯穿表面的若干个螺纹孔（8）通过螺母（4）和螺柱（5）抵贴一起，抵贴一起的夹具装置a（1）底部设置倒凸型槽，倒凸型槽内适配螺纹柱B（7）一端两侧面对称设置凹槽。
优选的，所述夹具装置b（2）主要有夹具A（21）、夹具B（22）、螺纹孔（8）、螺母（4）、螺柱（5）螺纹柱A（3）组成；夹具A（21）和夹具B（22）均为相同的长方条形体，夹具A（21）和夹具B（22）均设置贯穿表面的若干个螺纹孔（8）通过螺母（4）和螺柱（5）抵贴一起，抵贴一起的夹具装置b（2）顶部设置凸型槽，凸型槽内适配螺纹柱A（3）一端两侧面对称设置凹槽。
优选的，所述夹具装置a（1）在U型本体竖向两条边的表面上设置若干个间距相同的螺纹孔（8），螺纹孔（8）适配螺柱（5）。
优选的，所述夹具装置b（2）本体的表面设置若干个间距相同的螺纹孔（8），螺纹孔（8）适配螺柱（5）。
优选的，所述样品板（6）于夹具装置a（1）和夹具装置b（2）表面螺纹孔（8）的位置设置对应的穿孔。
优选的，所述夹具装置b（2）适配样品板（6）上的穿孔进行水平调节。
一种金属板剪应力起皱失稳特征测量方法，包括如下步骤：
步骤1，制备多组不同尺寸样品板（6），在每个样品板（6）的表面上先喷上白色哑光漆作为底漆，时间间隔3-5分钟，待底漆风干之后，再在底漆上面喷上黑色哑光漆，静止放置1-2分钟，使样品板（6）表面上形成灰度均匀的黑白散斑；
步骤2，螺纹柱A（3）和螺纹柱B（7）分别连接万能材料拉伸试验机，将样品板（6）上预制的穿孔，相应的适配夹具装置a（1）和夹具装置b（2）之间通过螺母（4）和螺柱（5）夹紧；
步骤3，样品板（6）的两侧边进行打磨、抛光，去除因样品板（6）制备时留下的划痕，调节夹具装置b（2）在夹具装置a（1）U型槽内位置，形成不同的剪应力区域，通过万能材料拉伸试验机对螺纹柱A（3）和螺纹柱B（7）同步进行拉伸，来模拟剪应力工艺试验下的起皱失稳；
步骤4，起皱失稳应变分布观测，采用在线应变测量系统对样品板（6）起皱区形成的剪应力皱纹进行在线实时拍照观测，从而得到剪应力起皱区域的应变分布特征。
实施例2
所述一种金属板剪应力起皱装置中，所述螺柱（5）上均至少套设1个垫块（9），根据用户需求可增加多个垫块（9）或不加垫块（9）进行试验，通过垫块（9）间隔样品板（6）的数量或不同的金属板，实现不同的起皱失稳测量，其余结构和操作方法均与实施例1相同。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明装置权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于，包括：夹具装置a（1）、夹具装置b（2）、螺纹孔（8）、样品板（6）、螺纹柱A（3）、螺纹柱B（7）、材料拉伸机；材料拉伸机一端固定于U型夹具装置a（1）底部的螺纹柱B（7）上，材料拉伸机另一端固定于长方条形夹具装置b（2）顶部的螺纹柱A（3），夹具装置b（2）嵌入夹具装置a的（1）U型槽内并通过螺纹孔（8）固定样品板（6），夹具装置a（1）、夹具装置b（2）、样品板（6）均设置若干个螺纹孔（8）。
2.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述夹具装置a（1）主要有夹具C（11）、夹具D（12）、螺纹孔（8）、螺母（4）、螺柱（5）螺纹柱B（7）组成；夹具C（11）和夹具D（12）均为相同的U型体，夹具C（11）和夹具D（12）均设置贯穿表面的若干个螺纹孔（8）通过螺母（4）和螺柱（5）抵贴一起，抵贴一起的夹具装置a（1）底部设置倒凸型槽，倒凸型槽内适配螺纹柱B（7）一端两侧面对称设置凹槽。
3.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述夹具装置b（2）主要有夹具A（21）、夹具B（22）、螺纹孔（8）、螺母（4）、螺柱（5）螺纹柱A（3）组成；夹具A（21）和夹具B（22）均为相同的长方条形体，夹具A（21）和夹具B（22）均设置贯穿表面的若干个螺纹孔（8）通过螺母（4）和螺柱（5）抵贴一起，抵贴一起的夹具装置b（2）顶部设置凸型槽，凸型槽内适配螺纹柱A（3）一端两侧面对称设置凹槽。
4.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述夹具装置a（1）在U型本体竖向两条边的表面上设置若干个间距相同的螺纹孔（8），螺纹孔（8）适配螺柱（5）。
5.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述夹具装置b（2）本体的表面设置若干个间距相同的螺纹孔（8），螺纹孔（8）适配螺柱（5）。
6.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述样品板（6）于夹具装置a（1）和夹具装置b（2）表面螺纹孔（8）的位置设置对应的穿孔。
7.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述螺柱（5）上均至少套设1个垫块（9）。
8.根据权利要求1所述一种金属板剪应力起皱装置，其特征在于：所述夹具装置b（2）适配样品板（6）上的穿孔进行水平调节。
9.一种金属板剪应力起皱失稳特征测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，制备多组不同尺寸样品板（6），在每个样品板（6）的表面上先喷上白色哑光漆作为底漆，时间间隔3-5分钟，待底漆风干之后，再在底漆上面喷上黑色哑光漆，静止放置1-2分钟，使样品板（6）表面上形成灰度均匀的黑白散斑；
步骤2，螺纹柱A（3）和螺纹柱B（7）分别连接万能材料拉伸试验机，将样品板（6）上预制的穿孔，相应的适配夹具装置a（1）和夹具装置b（2）之间通过螺母（4）和螺柱（5）夹紧；
步骤3，样品板（6）的两侧边进行打磨、抛光，去除因样品板（6）制备时留下的划痕，调节夹具装置b（2）在夹具装置a（1）U型槽内位置，形成不同的剪应力区域，通过万能材料拉伸试验机对螺纹柱A（3）和螺纹柱B（7）同步进行拉伸，来模拟剪应力工艺试验下的起皱失稳；
S4：起皱失稳应变分布观测，采用在线应变测量系统对样品板（6）起皱区形成的剪应力皱纹进行在线实时拍照观测，从而得到剪应力起皱区域的应变分布特征。
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