CN117213938A - 一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法、装置及存储介质，所述方法包括步骤：加工不带裂纹的参考试样；加工带裂纹的对比试样；在所述对比试样上预制疲劳裂纹；绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。本申请避免了人为判断裂纹产生的判据，消除了人为因素的影响，使得结果的精度更高；消除了冲孔工艺的不同对试样边缘损伤的影响，使得试样边缘损伤处在同一个水平线上，使得裂纹敏感性的判定更加科学可信；可以根据需要测试不同方向的裂纹敏感性，从而指导落料的工艺，使得翻边开裂风险的受力方向处在材料相对较低的敏感性的方向。
Description
技术领域
本申请涉及农事活动领域，尤其涉及一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法、装置及存储介质。
背景技术
由于汽车轻量化和碰撞安全的需求，高强度钢板大量地应用于汽车白车身。在几何形状上高强钢零件较软钢深冲零件相对简单，其失效模式也有较大区别，软钢在零件圆角等深拉延的位置发生平面应变、胀形等开裂，而高强钢往往在材料边部发生翻边开裂。
高强钢翻边开裂除了和边缘的毛刺大小和方向有关，还和材料的本身的特性有一定关系，即材料对裂纹的敏感性。之所以说材料对裂纹的敏感性与翻边开裂有关，是由于材料在落料时受到剑刃的剪切和挤压对板料边部造成一定的损伤，从微观上可以看到断口有微裂纹的存在，正是由于微裂纹的存在造成了材料在翻边拉伸过程中形成应力集中，微裂纹发生扩展，表现为材料边部变形在远小于材料本身的延伸率时就发生开裂。如果材料本身具有很强的止裂性能，那么材料的微裂纹在裂纹尖端会发生钝化，减慢或阻止裂纹的进一步扩展，宏观表现为该材料具有良好的翻边性能；相反，如果材料本身止裂性能不佳，裂纹敏感性高，微裂纹会快速扩展，逐渐聚集形成宏观裂纹造成边部的失效。
评价薄规格高强钢在大变形过程中的裂纹敏感性是业内的一个难点，行业内往往用扩孔率来表征材料的翻边性能，这种方法是存在较大的局限性的：
(1)该方法采用人为观察穿透裂纹的发生时停机，用当前孔的直径增大量与原始孔径的比值(扩孔率)作为评价翻边性能，人为的因素较大，尤其是对判断薄规格板料穿透裂纹具有很大的不确定性，因此，该实验的波动较大，可靠性相对较差；
(2)该方法受到板料落料(切边)的影响很大，不同的试验室在冲孔时的模具状态不同(例如间隙、剑刃的锋利程度等)，这种不确定的因素造成试验样片的初始状态不一致，引入了能影响试验结果的非材料因素，试验结果不能完全反应材料的特性；
(3)该方法无法判断材料在不同方向上的裂纹敏感性，尤其是薄板材料往往是有各项异性的，即板面各个方向的性能是不同的，裂纹敏感性也不同，通过圆孔的穿透裂纹来判断材料的翻边性能只能测出最弱的方向，无法表征不同方向(例如轧向、横向等)的性能，对找出最佳的成形方向不具备指导意义。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法、装置及存储介质。
第一方面，本申请提供了一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，所述方法包括步骤：
加工不带裂纹的参考试样；
加工带裂纹的对比试样；
在所述对比试样上预制疲劳裂纹；
绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；
绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；
根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。
优选地，所述加工不带裂纹的参考试样包括步骤：
获取不带裂纹的矩形拉伸样；
打磨所述矩形拉伸样的边部；
将所述矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
优选地，所述加工带裂纹的对比试样包括步骤：
获取带裂纹的矩形拉伸样；
在所述矩形拉伸样的单侧中间加工V型缺口；
打磨所述矩形拉伸样的边部；
将所述矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
优选地，所述在所述对比试样上预制疲劳裂纹包括步骤：
在所述对比试样的缺口处安装引伸计；
将所述对比试样用低应力幅疲劳方法加工疲劳裂纹；
通过柔度法测量所述疲劳裂纹的长度。
优选地，所述绘制所述参考试样的第一力与位移曲线包括步骤：
将所述参考试样放置于拉伸试验机上；
对所述参考试样执行拉伸试验；
记录力和夹具的第一力与位移曲线。
优选地，所述绘制所述对比试样的第二力与位移曲线包括步骤：
将所述对比试样放置于拉伸试验机上；
对所述对比试样进行拉伸试验；
记录力和夹具的第二力与位移曲线。
优选地，所述裂纹敏感系数的表达式为：
其中，R表示裂纹敏感系数，Fn表示参考试样在拉伸试验机上的最大的力，Fc表示对比试样在拉伸试验机上的最大的力。
第二方面，提供了一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价装置，包括：
参考试样加工模块，用于加工不带裂纹的参考试样；
对比试样加工模块，用于加工带裂纹的对比试样；
疲劳裂纹预制模块，用于在所述对比试样上预制疲劳裂纹；
第一曲线绘制模块，用于绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；
第二曲线绘制模块，用于绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；
敏感系数计算模块，用于根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。
第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一项实施例所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价的步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项实施例所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价的步骤。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法、装置及存储介质避免了人为判断裂纹产生的判据，消除了人为因素的影响，使得结果的精度更高；消除了冲孔工艺的不同对试样边缘损伤的影响，使得试样边缘损伤处在同一个水平线上，使得裂纹敏感性的判定更加科学可信；可以根据需要测试不同方向的裂纹敏感性，从而指导落料的工艺，使得翻边开裂风险的受力方向处在材料相对较低的敏感性的方向。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价装置的结构示意图；
图3是本发明提供的一种电子设备的结构示意图；
图4是本发明提供的一种非暂态计算机可读存储介质的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法中参考试样的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法中对比试样的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法中两种试样的力-位移曲线示意图；
图8是本发明实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法实施例中两种试样的力-位移曲线示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法的流程示意图。
本申请提供了本申请提供了一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，所述方法包括步骤：
S1:加工不带裂纹的参考试样；
在本申请实施例中，所述加工不带裂纹的参考试样包括步骤：
获取不带裂纹的矩形拉伸样；
打磨所述矩形拉伸样的边部；
将所述矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
具体地，不带裂纹的参考试样的边部需要经过打磨，不能有毛刺以及微观的损伤，矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
S2:加工带裂纹的对比试样；
在本申请实施例中，所述加工带裂纹的对比试样包括步骤：
获取带裂纹的矩形拉伸样；
在所述矩形拉伸样的单侧中间加工V型缺口；
打磨所述矩形拉伸样的边部；
将所述矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
具体地，参考试样和对比试样在拉伸方向的有效截面是一致的，带裂纹的对比试样在试样长度中间一边用线切割切出一个V型缺口，缺口用来装夹引伸计，缺口裂纹d推荐2mm。
S3:在所述对比试样上预制疲劳裂纹；
在本申请实施例中，所述在所述对比试样上预制疲劳裂纹包括步骤：
在所述对比试样的缺口处安装引伸计；
将所述对比试样用低应力幅疲劳方法加工疲劳裂纹；
通过柔度法测量所述疲劳裂纹的长度。
具体地，将带预制裂纹的对比试样用低应力幅疲劳的方法来加工疲劳裂纹，缺口处安装引伸计，通过柔度法来测量疲劳裂纹的长度，应力幅的最大值不能超过材料的屈服强度，推荐应力幅为0.1，这样可以使裂纹更加平直，并且裂纹扩展速度较慢能够更好的控制裂纹的长度，裂纹的长度根据两个试样有效的韧带来控制，保证预制疲劳裂纹后，矩形试样和带预制裂纹的有效截面相等。
S4:绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；
在本申请实施例中，所述绘制所述参考试样的第一力与位移曲线包括步骤：
将所述参考试样放置于拉伸试验机上；
对所述参考试样执行拉伸试验；
记录力和夹具的第一力与位移曲线。
具体地，将参考试样在拉伸试验机上进行拉伸试验，记录力和夹具的位移曲线，即F-V曲线，取F-V曲线上L位移处的力F，记为Fn。
S5:绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；
在本申请实施例中，所述绘制所述对比试样的第二力与位移曲线包括步骤：
将所述对比试样放置于拉伸试验机上；
对所述对比试样进行拉伸试验；
记录力和夹具的第二力与位移曲线。
具体地，将对比试样在拉伸试验机上进行拉伸试验，记录力和夹具的位移曲线，即F-V曲线，取F-V曲线上L位移处的力F，记为Fn。
S6:根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。
具体地，分别对参考试样和对比试样在拉伸试验机上开展拉伸试验，分别记录两种试样的力-位移曲线(F-V曲线)，见图7，以带预制缺口的对比试样的F-V曲线力值Fc最大对应的位移L作为参考，在参考试样的F-V曲线上找到位移L对应的力值记为Fn，Fn与Fc的比值R即为评价该材料裂纹敏感系数，所述裂纹敏感系数的表达式为：
其中，R表示裂纹敏感系数，Fn表示参考试样在拉伸试验机上的最大的力，Fc表示对比试样在拉伸试验机上的最大的力。
实施例：
以QP980材料为实施例介绍该方法，QP980的基本材料参数如表1所示：
表1
| 材料 | Rp0.2/MPa | Rm/MPa | Agt | n | r |
| QP980 | 698 | 1047 | 0.16 | 0.179 | 1.020 |
选取合适的方向进行制样，该方向即为需要测试的板料方向的裂纹敏感系数。
矩形试样的两边用砂纸进行打磨，分别用80#，200#，500#和800#砂纸对矩形试样长度边进行打磨，直到镜面，同时对缺口试样的缺口对面的变按照同样的标准进行打磨，直到镜面。
试样基本信息如表2所示，缺口试样的疲劳裂纹通过高频疲劳预制，为了控制裂纹的长度，疲劳裂纹速率宜慢，推荐采用较高的疲劳应力比r＝0.5，缺口处安装引伸计，用柔度法监测裂纹的长度，控制裂纹d的长度，使得缺口试样b+d＝5mm，从而保证矩形试样和缺口试样拥有同样截面积的韧带。
表2
将两根试样分别进行拉伸试验，记录力和位移曲线，如图4所示，针对缺口试样，记录缺口试样的最大力值Fc＝54723N及其对应的位移Lc＝12.47mm，然后在矩形试样同样的位移位置Lc＝12.47mm，获取对应的例子Fn＝61202N。
如图2，提供了一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价装置，包括：
参考试样加工模块10，用于加工不带裂纹的参考试样；
对比试样加工模块20，用于加工带裂纹的对比试样；
疲劳裂纹预制模块30，用于在所述对比试样上预制疲劳裂纹；
第一曲线绘制模块40，用于绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；
第二曲线绘制模块50，用于绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；
敏感系数计算模块60，用于根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。
本申请提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价装置可以执行上述步骤提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
下面参考图3，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备100的结构示意图。本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图3示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，电子设备100可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)101，其可以根据存储在只读存储器(ROM)102中的程序或者从存储装置108加载到随机访问存储器(RAM)103中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 103中，还存储有电子设备100操作所需的各种程序和数据。处理装置101、ROM 102以及RAM 103通过总线104彼此相连。输入/输出(I/O)接口105也连接至总线104。
通常，以下装置可以连接至I/O接口105：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置106；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置107；包括例如磁带、硬盘等的存储装置108；以及通信装置109。通信装置109可以允许电子设备100与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种装置的电子设备100，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置109从网络上被下载和安装，或者从存储装置108被安装，或者从ROM 102被安装。在该计算机程序被处理装置101执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
下面参考图4，其示出了适于用来实现本公开实施例的计算机可读存储介质的结构示意图，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现如上述中任一所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法。
本申请提供的一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法、装置及存储介质避免了人为判断裂纹产生的判据，消除了人为因素的影响，使得结果的精度更高；消除了冲孔工艺的不同对试样边缘损伤的影响，使得试样边缘损伤处在同一个水平线上，使得裂纹敏感性的判定更加科学可信；可以根据需要测试不同方向的裂纹敏感性，从而指导落料的工艺，使得翻边开裂风险的受力方向处在材料相对较低的敏感性的方向。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
加工不带裂纹的参考试样；
加工带裂纹的对比试样；
在所述对比试样上预制疲劳裂纹；
绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；
绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；
根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。
2.根据权利要求1所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述加工不带裂纹的参考试样包括步骤：
获取不带裂纹的矩形拉伸样；
打磨所述矩形拉伸样的边部；
将所述矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
3.根据权利要求1所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述加工带裂纹的对比试样包括步骤：
获取带裂纹的矩形拉伸样；
在所述矩形拉伸样的单侧中间加工V型缺口；
打磨所述矩形拉伸样的边部；
将所述矩形拉伸样的侧面磨成光滑镜面。
4.根据权利要求1所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述在所述对比试样上预制疲劳裂纹包括步骤：
在所述对比试样的缺口处安装引伸计；
将所述对比试样用低应力幅疲劳方法加工疲劳裂纹；
通过柔度法测量所述疲劳裂纹的长度。
5.根据权利要求1所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述绘制所述参考试样的第一力与位移曲线包括步骤：
将所述参考试样放置于拉伸试验机上；
对所述参考试样执行拉伸试验；
记录力和夹具的第一力与位移曲线。
6.根据权利要求1所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述绘制所述对比试样的第二力与位移曲线包括步骤：
将所述对比试样放置于拉伸试验机上；
对所述对比试样进行拉伸试验；
记录力和夹具的第二力与位移曲线。
7.根据权利要求1所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法，其特征在于，所述裂纹敏感系数的表达式为：
其中，R表示裂纹敏感系数，Fn表示参考试样在拉伸试验机上的最大的力，Fc表示对比试样在拉伸试验机上的最大的力。
8.一种薄规格高强钢裂纹敏感性评价装置，其特征在于，包括：
参考试样加工模块，用于加工不带裂纹的参考试样；
对比试样加工模块，用于加工带裂纹的对比试样；
疲劳裂纹预制模块，用于在所述对比试样上预制疲劳裂纹；
第一曲线绘制模块，用于绘制所述参考试样的第一力与位移曲线；
第二曲线绘制模块，用于绘制所述对比试样的第二力与位移曲线；
敏感系数计算模块，用于根据所述第一力与位移曲线和所述第二力与位移曲线计算裂纹敏感系数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一项所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的薄规格高强钢裂纹敏感性评价方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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