RU2344407C1 - Method of testing biaxial stretching of sheet material - Google Patents

Method of testing biaxial stretching of sheet material Download PDF

Info

Publication number
RU2344407C1
RU2344407C1 RU2007110615/28A RU2007110615A RU2344407C1 RU 2344407 C1 RU2344407 C1 RU 2344407C1 RU 2007110615/28 A RU2007110615/28 A RU 2007110615/28A RU 2007110615 A RU2007110615 A RU 2007110615A RU 2344407 C1 RU2344407 C1 RU 2344407C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
testing
sample
test
engineering
matrix
Prior art date
Application number
RU2007110615/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007110615A (en
Inventor
Марат Федорович Томилов (RU)
Марат Федорович Томилов
Федор Христианович Томилов (RU)
Федор Христианович Томилов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2007110615/28A priority Critical patent/RU2344407C1/en
Publication of RU2007110615A publication Critical patent/RU2007110615A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2344407C1 publication Critical patent/RU2344407C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: physics; test engineering.
SUBSTANCE: present invention pertains to test engineering and can be used for determining mechanical properties of sheet materials under biaxial stretching conditions in mechanical engineering, automobile manufacturing aircraft engineering and other industries. A disc shaped specimen is put onto a matrix, loaded by a flexible die until destruction, on the forming surface of which an antifriction coating is deposited before testing. The value of limit of elasticity εlim is calculated using the formula εlim =ln(t0/t), where t0, t is the thickness of the working part of the specimen before and after testing, respectively.
EFFECT: increased accuracy of testing, reduced labour input and material usage.
1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях двухосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.The invention relates to testing equipment and can be used to determine the characteristics of the mechanical properties of sheet materials under biaxial tension in mechanical engineering, automotive, aircraft and other industries.

Известен способ испытания листовых материалов на двухосное растяжение, заключающийся в том, что образец в виде пластины устанавливают на матрицу, нагружают пуансоном со сферической рабочей поверхностью до разрушения, определяют момент разрушения по трещинам на выпучиваемой части образца и по полученным данным судят о технологичности испытываемого материала [1]. Недостатком этого способа является невозможность проведения испытания в условиях однородного двухосного растяжения вследствие неравномерности условий нагружения образца.A known method of testing sheet materials for biaxial tension, which consists in the fact that the sample in the form of a plate is mounted on the matrix, loaded with a punch with a spherical working surface until it breaks, the fracture moment is determined by cracks in the bulging part of the sample, and the technology of the test material is judged from the data obtained [ one]. The disadvantage of this method is the impossibility of testing under uniform biaxial tension due to the uneven loading conditions of the sample.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ испытания листовых материалов на двухосное растяжение, представленный в авторском свидетельстве [2].Closest to the proposed technical solution is a method of testing sheet materials for biaxial tension, presented in the copyright certificate [2].

В данном способе последовательно испытывают несколько образцов различного диаметра. При этом образец в форме диска размещают на матрице и нагружают жестким пуансоном, расположенным соосно с матрицей. Нагружение осуществляют по рабочей части образца и при появлении на нем трещин определяют предельную пластичность.In this method, several samples of different diameters are successively tested. In this case, the disk-shaped sample is placed on the matrix and loaded with a rigid punch located coaxially with the matrix. Loading is carried out along the working part of the sample and, when cracks appear on it, the ultimate ductility is determined.

Известное техническое решение имеет следующие недостатки:Known technical solution has the following disadvantages:

- низкая точность, обусловленная существенным влиянием на результаты испытания сил трения между образцом и пуансоном, вследствие чего рабочая часть образца деформируется в условиях неоднородного двухосного растяжения;- low accuracy due to a significant influence on the test results of the friction forces between the sample and the punch, as a result of which the working part of the sample is deformed under conditions of inhomogeneous biaxial tension;

- большая трудоемкость и значительный расход материала, связанные с необходимостью проведения испытаний нескольких образцов.- great complexity and significant consumption of material associated with the need to test several samples.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности испытания, снижение его трудоемкости и уменьшение расхода материала.The claimed technical solution is aimed at improving the accuracy of the test, reducing its complexity and reducing material consumption.

Это достигается тем, что в способе испытания листовых материалов на двухосное растяжение, согласно изобретению, для обеспечения условий однородного двухосного растяжения образец до разрушения нагружают эластичным пуансоном, на формующую поверхность которого до начала испытаний нанесено антифрикционное покрытие на основе фторопласта, служащее смазочным материалом и используемое многократно.This is achieved by the fact that in the method for testing biaxial sheet materials according to the invention, to ensure uniform biaxial tension, the specimen is loaded with an elastic punch to fracture, on the forming surface of which a fluoroplastic-based antifriction coating is applied before testing, which serves as a lubricant and is used repeatedly .

На чертеже представлена схема осуществления способа: слева от оси симметрии - исходное положение образца перед испытанием, справа - положение образца после испытания.The drawing shows a diagram of the method: to the left of the axis of symmetry - the initial position of the sample before the test, to the right - the position of the sample after the test.

Способ осуществляют следующим способом. Из листа исследуемого материала вырезают образец в форме диска и измеряют его толщину t0 в центральной зоне рабочей части. Затем образец 1 размещают на зеркале жесткой матрицы 2, к контейнеру 3, в который помещен эластичный пуансон 4, расположенный соосно с матрицей, прикладывают усилие пресса и производят погружение образца до разрушения.The method is carried out in the following way. A disk-shaped sample is cut from a sheet of the material under study and its thickness t 0 is measured in the central zone of the working part. Then the sample 1 is placed on the mirror of the rigid matrix 2, to the container 3, in which the elastic punch 4 is placed, located coaxially with the matrix, a press force is applied and the sample is immersed until fracture.

С целью создания однородной деформации рабочей части испытываемого образца на всем протяжении его деформирования вплоть до разрушения на формующую поверхность эластичного пуансона до начала испытаний наносят антифрикционное покрытие на основе фторопласта, служащее смазочным материалом и используемое многократно. Применение эластичного пуансона с антифрикционным покрытием позволяет создать гидростатическое (равномерное) давление со стороны эластичной среды на образец, существенно уменьшить величину сил трения между образцом и пуансоном и свести до минимума их влияние на распределение деформаций в рабочей зоне образца.In order to create a uniform deformation of the working part of the test specimen throughout its deformation up to failure, an antifriction coating based on fluoroplastic is applied before testing to be used as a lubricant and used repeatedly. The use of an elastic punch with an anti-friction coating allows you to create hydrostatic (uniform) pressure from the side of the elastic medium on the sample, significantly reduce the magnitude of the friction forces between the sample and the punch, and minimize their effect on the distribution of deformations in the working area of the sample.

Вследствие этого рабочая часть образца при его нагружении деформируется в условиях однородного двухосного растяжения. Кроме того, использование антифрикционного покрытия позволяет повысить износостойкость эластомера и тем самым значительно увеличить срок его службы.As a result, the working part of the sample is deformed under loading under conditions of uniform biaxial tension. In addition, the use of anti-friction coating allows to increase the wear resistance of the elastomer and thereby significantly increase its service life.

После испытания образец 1 извлекают из матрицы 2, измеряют толщину t его рабочей части вблизи образовавшейся трещины и рассчитывают величину предельной пластичности εпр по формуле:After the test, the sample 1 is removed from the matrix 2, the thickness t of its working part is measured near the formed crack, and the ultimate ductility ε pr is calculated by the formula:

εпр=ln(t0/t).ε ol = ln (t 0 / t).

Реализация предлагаемого способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность определения характеристик механических свойств листовых материалов в условиях двухосного растяжения, снизить трудоемкость испытания и уменьшить расход материала.The implementation of the proposed method will allow, in comparison with the known technical solution, to increase the accuracy and reliability of determining the characteristics of the mechanical properties of sheet materials under biaxial tension, reduce the complexity of the test and reduce the consumption of material.

Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method

Двухосное растяжение осуществляли на стандартной испытательной машине Р-20. Испытаниям подвергли три круглых образца диаметром 210 мм и толщиной t0=1,5 мм, изготовленных из алюминиевого сплава Д16АМ. Нагружение образцов до разрушения производили в экспериментальном вытяжном штампе эластичным пуансоном в круглую жесткую матрицу диаметром 70 мм с радиусом вытяжного ребра 10 мм. В качестве эластомера использовали технологическую резину марки 3826 с исходной твердостью 70 HSD. Перед испытаниями на формующую поверхность эластичного пуансона было нанесено антифрикционное покрытие на основе фторопласта 4. Для уменьшения влияния сил трения между образцом и матрицей помещали полиэтиленовую пленку толщиной 0,1 мм.Biaxial tension was carried out on a standard test machine R-20. Three round samples with a diameter of 210 mm and a thickness of t 0 = 1.5 mm made of aluminum alloy D16AM were tested. Loading of the samples to failure was carried out in an experimental draft stamp with an elastic punch into a circular rigid matrix with a diameter of 70 mm and a radius of the exhaust rib of 10 mm. As the elastomer used technological rubber brand 3826 with an initial hardness of 70 HSD. Before testing, an antifriction coating based on fluoroplastic 4 was applied to the forming surface of the elastic punch. To reduce the influence of friction forces, a 0.1 mm thick polyethylene film was placed between the sample and the matrix.

Для проверки реализации на рабочей части образца условий однородного двухосного растяжения после испытания определяли деформации по предварительно нанесенной на образец фотоконтактным способом делительной сетке из системы пересекающихся окружностей диаметром d0=2,6 мм. С этой целью вдоль одного радиуса, расположенного вблизи трещины, но ею не пересекаемого, измеряли размеры ячеек искаженной делительной сетки с помощью инструментального микроскопа БМИ-1 с точностью ±0,005 мм.To verify the implementation of the conditions of uniform biaxial tension on the working part of the sample after the test, the strains were determined using a dividing grid preliminarily applied to the sample by a photocontact method from a system of intersecting circles with a diameter d 0 = 2.6 mm. For this purpose, along the radius located near the crack, but not intersected by it, the cell sizes of the distorted dividing grid were measured using a BMI-1 instrumental microscope with an accuracy of ± 0.005 mm.

В процессе вытяжки эластичным пуансоном в жесткую круглую матрицу плоская заготовка преобразуется в сферическую оболочку. Расчет окружной εt и меридиональной εm деформаций производили, используя соотношенияIn the process of drawing an elastic punch into a rigid round matrix, the flat workpiece is converted into a spherical shell. The calculation of the circumferential ε t and meridional ε m strains was performed using the relations

Figure 00000001
Figure 00000001

где а, b - размеры ячеек деформированной делительной сетки соответственно в окружном и меридиональном направлениях.where a, b are the cell sizes of the deformed dividing grid, respectively, in the circumferential and meridional directions.

По установленным значениям деформаций определяли параметр вида деформированного состояния α=εmt. Практически на всей длине рабочей части каждого из испытанных образцов параметр вида деформированного состояния оставался постоянным, а его величина была близка к единице, что свидетельствовало о том, что рабочая часть образца при его нагружении деформировалась в условиях однородного двухосного растяжения.Based on the established values of the strains, a parameter of the form of the deformed state α = ε m / ε t was determined. For almost the entire length of the working part of each of the tested samples, the parameter of the form of the deformed state remained constant, and its value was close to unity, which indicated that the working part of the sample was deformed under loading under uniform biaxial tension.

Разрушение каждого из трех испытанных образцов происходило путем образования трещин по центру рабочей части, что также подтверждало, что при испытании реализуются условия однородной деформации двухосного растяжения. Предельная пластичность материала εпр равна интенсивности деформаций ε0, накопленной к моменту разрушения. В случае двухосного растяженияThe destruction of each of the three tested samples occurred through the formation of cracks in the center of the working part, which also confirmed that the conditions of uniform biaxial tensile deformation are realized during the test. The ultimate plasticity of the material ε pr is equal to the strain intensity ε 0 accumulated at the time of fracture. In case of biaxial tension

Figure 00000002
Figure 00000002

Из условия пластической несжимаемости материала следует, чтоFrom the condition of plastic incompressibility of the material it follows that

Figure 00000003
Figure 00000003

где εz=ln(t/t0) - деформация в направлении нормали к поверхности образца.where ε z = ln (t / t 0 ) is the deformation in the direction normal to the surface of the sample.

Из сопоставления соотношений (2) и (3) следует, что предельная пластичностьFrom a comparison of relations (2) and (3) it follows that the ultimate ductility

Figure 00000004
Figure 00000004

Для установления предельной пластичности на рабочей части каждого из испытанных образцов измеряли толщину t вблизи места разрыва.To establish the ultimate ductility on the working part of each of the tested samples, the thickness t was measured near the rupture site.

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 величина, усредненная по результатам испытания трех образцов, оказалась равной 0,69.An independent determination of the ultimate ductility ε pr by the method of dividing grids (calculation by formula (2)) and by measuring the thickness of the working part of the sample before and after the test (calculation by formula (4)) gave almost the same values of ultimate ductility, and its value averaged over the test results of three samples turned out to be equal to 0.69.

Таким образом, представленные экспериментальные данные позволяют сделать заключение о возможности реализации с достаточной степенью точности предлагаемого способа испытания листовых материалов на двухосное растяжение.Thus, the presented experimental data allow us to conclude that it is possible to implement, with a sufficient degree of accuracy, the proposed method for testing biaxial sheet materials.

Предлагаемый способ позволяет определить с высокой точностью и достоверностью характеристики механических свойств листовых материалов в условиях однородной деформации двухосного растяжения. Предлагаемый способ может быть использован, в частности, для построения кривой упрочнения, для установления предельной устойчивой деформации и предельной пластичности листового материала при двухосном равномерном растяжении, необходимых для построения диаграмм предельной формуемости материала 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.The proposed method allows to determine with high accuracy and reliability the characteristics of the mechanical properties of sheet materials under conditions of uniform biaxial tension deformation. The proposed method can be used, in particular, to build a hardening curve, to establish the ultimate stable deformation and ultimate ductility of sheet material with biaxial uniform tension, which are necessary for constructing diagrams of the maximum formability of the material and used in the design of technological processes for metal forming. Using the proposed test method will determine the necessary characteristics of the mechanical properties of sheet materials used in various industries, by conducting tests in the mechanical laboratories of industrial enterprises and research institutes.

Источники информацииInformation sources

1. Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов. М: Машиностроение. 1965. С.391-397.1. Avdeev B.A. Technique for determining the mechanical properties of materials. M: Engineering. 1965. S.391-397.

2. АС СССР 688859, кл. G01N 3/08, 30.09.79. БИ №36.2. AS of the USSR 688859, cl. G01N 3/08, 09/30/79. BI No. 36.

Claims (1)

Способ испытания листовых материалов на двухосное растяжение, заключающийся в том, что образец в форме диска размещают на матрице, нагружают пуансоном, расположенным соосно с матрицей, и определяют предельную пластичность, отличающийся тем, что образец до разрушения нагружают эластичным пуансоном, на формующую поверхность которого до начала испытаний наносят антифрикционное покрытие. A method of testing sheet materials for biaxial tension, namely, that a disk-shaped sample is placed on a matrix, loaded with a punch located coaxially with the matrix, and ultimate plasticity is determined, characterized in that the sample is loaded with an elastic punch until it breaks, on the forming surface of which the beginning of the test is applied anti-friction coating.
RU2007110615/28A 2007-03-22 2007-03-22 Method of testing biaxial stretching of sheet material RU2344407C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007110615/28A RU2344407C1 (en) 2007-03-22 2007-03-22 Method of testing biaxial stretching of sheet material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007110615/28A RU2344407C1 (en) 2007-03-22 2007-03-22 Method of testing biaxial stretching of sheet material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007110615A RU2007110615A (en) 2008-09-27
RU2344407C1 true RU2344407C1 (en) 2009-01-20

Family

ID=39928722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007110615/28A RU2344407C1 (en) 2007-03-22 2007-03-22 Method of testing biaxial stretching of sheet material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2344407C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527671C2 (en) * 2012-04-19 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Testing method of sheet materials of tension

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527671C2 (en) * 2012-04-19 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Testing method of sheet materials of tension

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007110615A (en) 2008-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bong et al. The forming limit diagram of ferritic stainless steel sheets: Experiments and modeling
US9702798B1 (en) Method for evaluating fracture toughness using instrumented indentation testing
CN109883859B (en) Partition strain testing method in non-uniform tissue welding joint low-cycle fatigue process
CN111896373B (en) Test and calculation method for determining equivalent plastic strain forming limit diagram
Tisza et al. New methods for predicting the formability of sheet metals
KR102047065B1 (en) Estimation Apparatus and Method of Creep Crack Rate and Relevant Growth Fracture Parameters for Small Punch Specimen with a Micro Groove
CN105716946A (en) Measuring method for predicting uniaxial constitutive relation of material by pressing cylindrical flat head in material
Gorji et al. From macro-to micro-experiments: Specimen-size independent identification of plasticity and fracture properties
Zhang et al. Improving the shear test to determine shear fracture limits for thin stainless steel sheet by shape optimisation
Reddy et al. Formability: A review on different sheet metal tests for formability
CN102914468A (en) Compression-resisting clamping tool for testing compression resistance of non-metallic materials
RU2344407C1 (en) Method of testing biaxial stretching of sheet material
WO2020186315A1 (en) Method for determining the strength properties of thin polymer coatings
Besserer et al. Ductile damage and fatigue behavior of semi-finished tailored blanks for sheet-bulk metal forming processes
WO2024009566A1 (en) Method and device for obtaining forming limit of metal sheet
RU2324918C1 (en) Method of evaluation of critical strain during local sheet stamping
Ohashi et al. Evaluation of r-value of steels using Vickers hardness test
Roy et al. Experiments and simulation of shape and thickness evolution in multi-pass tube spinning
RU2226682C2 (en) Process testing sheet materials for tension
RU2553829C1 (en) Method of metal mechanical testing
RU2624616C1 (en) Method for determining strength of coating adhesion to metal base
RU2229696C2 (en) Process testing sheet materials for double-axes tension
RU2621324C2 (en) Procedure for assessment of ability of flats to stamping
JP2000514179A (en) Measurement method for determining biaxial forming behavior of metal materials such as sheet metal
RU2792195C1 (en) Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090323