RU2226682C2 - Process testing sheet materials for tension - Google Patents
Process testing sheet materials for tension Download PDFInfo
- Publication number
- RU2226682C2 RU2226682C2 RU2002114369/28A RU2002114369A RU2226682C2 RU 2226682 C2 RU2226682 C2 RU 2226682C2 RU 2002114369/28 A RU2002114369/28 A RU 2002114369/28A RU 2002114369 A RU2002114369 A RU 2002114369A RU 2226682 C2 RU2226682 C2 RU 2226682C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- specimen
- working part
- sheet materials
- width
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to testing equipment and can be used to determine the characteristics of the mechanical properties of sheet materials under conditions of flat deformation in mechanical engineering, automotive, aircraft and other industries.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ испытания листовых материалов на растяжение, представленный в авторском свидетельстве [1].Closest to the proposed technical solution is a method of testing sheet materials for tension, presented in the copyright certificate [1].
В данном способе образец прямоугольной формы закрепляют по двум противоположным кромкам по всей его ширине и нагружают вдоль кромок усилием, перпендикулярным плоскости образца, которое прикладывают с помощью пуансона по двум равноотстоящим от зажимных кромок линиям протяженностью 0,85-0,9 ширины образца.In this method, a rectangular-shaped sample is fixed along two opposite edges along its entire width and loaded along the edges with a force perpendicular to the plane of the sample, which is applied using a punch along two lines with a length of 0.85-0.9 width of the sample equally spaced from the clamping edges.
Недостатком известного технического решения является невысокая точность проведения испытаний листовых материалов на растяжение в условиях плоской деформации, обусловленная деформацией образца происходящей по его ширине, так как вследствие недостаточности сил трения в зоне контакта образца и жесткого пуансона отбортовки образца, возникающие по всей длине рабочей части и ограничивающие деформацию образца по ширине, образуются только при развитых пластических деформациях.A disadvantage of the known technical solution is the low accuracy of tensile testing of sheet materials under conditions of flat deformation, due to the deformation of the sample occurring along its width, since due to the lack of friction in the contact zone of the sample and the rigid punch of the sample flange, which occur along the entire length of the working part and limit deformation of the sample in width; they are formed only with developed plastic deformations.
Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности испытания путем исключения деформации по ширине рабочей части образца.The claimed technical solution is aimed at improving the accuracy of the test by eliminating deformation across the width of the working part of the sample.
Это достигается тем, что в способе испытания листовых материалов на растяжение, согласно изобретению, для исключения деформации по ширине рабочей части образец нагружают в жесткой щелевой матрице эластичным пуансоном через расположенный в центральной зоне образца эластичный вкладыш, имеющий длину, равную 0,8 ширины рабочей части образца, и ширину, вдвое меньшую ее длины.This is achieved by the fact that in the method for testing sheet materials according to the invention, in order to prevent deformation along the width of the working part, the sample is loaded in a rigid slot matrix with an elastic punch through an elastic insert located in the central zone of the sample, having a length equal to 0.8 of the width of the working part sample, and a width half its length.
На фиг.1 приведена схема испытания: слева от оси симметрии исходное положение образца перед испытанием, справа - положение образца после испытания; на фиг.2 представлен исходный образец с размещенным на нем эластичным вкладышем.Figure 1 shows the test setup: 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; figure 2 presents the original sample with an elastic liner placed on it.
Способ осуществляют следующим образом. Из исследуемого материала изготавливают образец 1 (фиг.1), имеющий прямоугольную форму и ослабление на рабочей части. До начала испытаний измеряют толщину t0 рабочей части образца. Затем в центральной зоне образца 1 располагают эластичный вкладыш 2 (фиг.2). После этого образец 1 с размещенным на нем эластичным вкладышем 2 устанавливают на зеркало жесткой щелевой матрицы 3. С целью уменьшения сил трения между образцом и матрицей размещают полиэтиленовую пленку толщиной 0,1 мм. Между эластичным пуансоном 4, помещенным в контейнер 5, и образцом 1 по обоим его концам в зонах зажимной и переходной частей располагают накладки 6 из пластичного антифрикционного материала, которые блокируют деформацию образца за пределами его рабочей части. К контейнеру 5 прикладывают усилие пресса и производят нагружение образца 1 до разрушения. В силу того, что длина эластичного вкладыша составляет 0,8 ширины рабочей части образца, а ширина вкладыша вдвое меньше ее длины, с самого начала нагружения образуются локальные отбортовки краев образца, расположенных вне зоны контакта с эластичным вкладышем. Возникшие отбортовки блокируют деформацию по ширине рабочей части образца. Таким образом, в области контакта образца с эластичным вкладышем происходит деформация только по длине и толщине образца, то есть реализуется плоское деформированное состояние.The method is as follows. Sample 1 (Fig. 1) having a rectangular shape and attenuation on the working part is made from the test material. Before testing, measure the thickness t 0 of the working part of the sample. Then in the Central zone of the
Так как эластичный вкладыш перекрывает не всю рабочую часть образца, то в начальный момент испытания происходит локальное приложение давления только в той зоне рабочей части образца, которая находится в контакте с эластичным вкладышем. При этом в центральной зоне рабочей части образца происходит преднамеренное утонение, что обеспечивает разрушения образца в центре его рабочей части и исключает разрушение за ее пределами.Since the elastic insert does not overlap the entire working part of the sample, at the initial moment of testing, local application of pressure occurs only in that area of the working part of the sample that is in contact with the elastic insert. At the same time, deliberate thinning occurs in the central zone of the working part of the sample, which ensures the destruction of the sample in the center of its working part and excludes destruction outside it.
За счет применения в качестве материала вкладыша эластичной среды при испытании обеспечивается высокая равномерность распределения давления в очаге деформации и тем самым в зоне контакта эластичного вкладыша и образца образуется достаточно протяженная область, в пределах которой реализуется однородное плоское деформированное состояние.Due to the use of an elastic medium as a liner material during testing, a high uniformity of the pressure distribution in the deformation zone is ensured, and thus a sufficiently extended region is formed in the contact zone of the elastic liner and the sample, within which a uniform flat deformed state is realized.
Таким образом, использование эластичного вкладыша для передачи деформирующего усилия со стороны эластичного пуансона на образец позволяет обеспечить направленное воздействие эластичной среды на образец с целью исключения деформации по ширине рабочей части и создает возможность активизации процесса пластического деформирования центральной зоны рабочей части образца, по которой в дальнейшем происходит разрушение.Thus, the use of an elastic liner to transfer the deforming force from the side of the elastic punch to the sample allows one to provide a directed action of the elastic medium on the sample in order to prevent deformation along the width of the working part and creates the possibility of activating the process of plastic deformation of the central zone of the working part of the sample, which subsequently occurs destruction.
Применение при испытании эластичного пуансона позволяет обеспечить в процессе нагружения прижим образца к зеркалу матрицы по всему его контуру, при этом по ходу деформирования усилие прижима увеличивается.The use of an elastic punch during testing allows the sample to be clamped to the matrix mirror throughout the entire contour during loading, while the pressure increases during deformation.
После испытания образец 1 извлекают из матрицы 3, измеряют толщину t его рабочей части вблизи образовавшейся трещины и рассчитывают величину предельной пластичности εпр по формулеAfter the test, the
Реализация предлагаемого способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность определения характеристик механических свойств листовых материалов в условиях плоской деформации.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 conditions of plane deformation.
Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method
Испытание образцов листовых материалов на растяжение в условиях плоской деформации осуществляли на стандартной испытательной машине ГМС-50. Испытаниям подвергали три широких плоских образца длиной 180 мм, шириной 200 мм и толщиной 1,5 мм, изготовленных из алюминиевого сплава Д16АМ. Рабочая часть образцов имела ширину 140 мм и длину 50 мм. В качестве эластичной среды для пуансона и вкладыша при испытаниях использовали технологическую резину марки 3826. Эластичный вкладыш имел длину 112 мм и ширину 25 мм.Testing of samples of sheet materials in tension under conditions of plane deformation was carried out on a standard testing machine GMS-50. Three wide flat samples of 180 mm long, 200 mm wide and 1.5 mm thick made of D16AM aluminum alloy were tested. The working part of the samples had a width of 140 mm and a length of 50 mm. During the tests, technological rubber grade 3826 was used as an elastic medium for the punch and liner. The elastic liner was 112 mm long and 25 mm wide.
Нагружение образцов до разрушения производили в экспериментальном штампе с шириной рабочей части канала жесткой щелевой матрицы, равной 55 мм.Loading of the samples to failure was carried out in an experimental stamp with a working section width of the channel of a rigid slot matrix equal to 55 mm.
Для проверки реализации на рабочей части образца, находящейся при испытании в контакте с эластичным вкладышем, 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 а и наименьший b размеры ячеек деформированной делительной сетки. Измерение начинали с ближайшей к трещине целой ячейки, соседней с ячейкой рассеченной возникшей трещиной. Главные деформации в плоскости листа рассчитывали по формуламIn order to verify the realization of the conditions of uniform flat deformation on the working part of the sample, which was tested in contact with the elastic insert, after the test, the strains were determined by preliminarily applied to the sample photocontact method of a dividing grid from a system of intersecting circles with a diameter of d = 2.6 mm. For this purpose, with the UIM-22 universal microscope, the largest a and smallest b cell sizes of the deformed dividing grid were measured with an accuracy of ± 0.001 mm on both sides of the crack formed (normal to it). Measurement began with the whole cell closest to the crack adjacent to the cell dissected by the crack. The main deformations in the plane of the sheet were calculated using the formulas
По установленным значениям главных деформаций определяли параметр вида деформированного состояния α=ε2/ε1.Using the established values of the principal strains, we determined the parameter of the form of the deformed state α = ε 2 / ε 1 .
Для каждого из испытанных образцов практически на всей длине рабочей части, контактировавшей при испытании с эластичным вкладышем, параметр α оставался примерно постоянным, а его величина не превышала 0,05, что свидетельствовало о том, что в исследованной зоне обеспечиваются условия, приближенные к однородной плоской деформации.For each of the tested samples, the parameter α remained approximately constant over almost the entire length of the working part that was in contact with the elastic liner during the test, and its value did not exceed 0.05, which indicated that conditions close to a uniform flat deformation.
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.The destruction of each of the three tested samples occurred in the center of the working part by the formation of a crack oriented normal to the longitudinal axis of the sample, which also confirmed that during the test the conditions of uniform flat deformation are realized.
Предельная пластичность материала εпр равна интенсивности деформации εi, накопленной ко моменту разрушения. В случае плоской деформации ε2=0 и тогдаThe ultimate plasticity of the material ε pr is equal to the strain intensity ε i accumulated at the time of fracture. In the case of plane deformation ε 2 = 0 and then
Из условия пластической несжимаемости материала следует, чтоFrom the condition of plastic incompressibility of the material it follows that
где ε3=ln(t/t0) - третья главная деформация. Из сопоставления соотношений (2) и (3) следует, что предельная пластичностьwhere ε 3 = ln (t / t 0 ) is the third principal deformation. From a comparison of relations (2) and (3) it follows that the ultimate ductility
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 значение, усредненное по результатам испытания трех образцов, оказалось равным 0,23.Independent determination of 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 testing (calculation by formula (4) gave almost the same values of ultimate ductility, and its value averaged according to the results testing of three samples turned out to be 0.23.
Таким образом, представленные экспериментальные данные позволяют сделать заключение о возможности реализации с достаточной степенью точности предлагаемого способа испытания листовых материалов на 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 tensile testing of sheet materials.
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 листового материала при растяжении в условиях плоской деформации, 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 tension under conditions of uniform flat deformation. The proposed method can be used, in particular, to establish the ultimate stable deformation and ultimate ductility of sheet material under tension under conditions of flat deformation, which are necessary for constructing diagrams of ultimate 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.
Источник информацииSourse of information
1. Авт. св. СССР 1499162, кл. G 01 N 3/28, 07.08.1989, БИ № 29.1. Auth. St. USSR 1499162, class G 01
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114369/28A RU2226682C2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Process testing sheet materials for tension |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114369/28A RU2226682C2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Process testing sheet materials for tension |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002114369A RU2002114369A (en) | 2004-01-27 |
RU2226682C2 true RU2226682C2 (en) | 2004-04-10 |
Family
ID=32465130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002114369/28A RU2226682C2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Process testing sheet materials for tension |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2226682C2 (en) |
Cited By (3)
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 |
RU2555217C2 (en) * | 2013-05-27 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of stretching testing of sheet material samples |
RU2717742C1 (en) * | 2016-10-05 | 2020-03-25 | Ниппон Стил Корпорейшн | Device for determination of cracking, program for determination of cracking and its method |
-
2002
- 2002-05-31 RU RU2002114369/28A patent/RU2226682C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
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 |
RU2555217C2 (en) * | 2013-05-27 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of stretching testing of sheet material samples |
RU2717742C1 (en) * | 2016-10-05 | 2020-03-25 | Ниппон Стил Корпорейшн | Device for determination of cracking, program for determination of cracking and its method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002114369A (en) | 2004-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yin et al. | An experimental and numerical investigation of different shear test configurations for sheet metal characterization | |
Magrinho et al. | On the determination of forming limits in thin-walled tubes | |
CN109883859B (en) | Partition strain testing method in non-uniform tissue welding joint low-cycle fatigue process | |
Ishihara et al. | On the distinction between plasticity-and roughness-induced fatigue crack closure | |
Tharrett et al. | Stretch-bend forming limits of 1008 AK steel | |
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 | |
RU2226682C2 (en) | Process testing sheet materials for tension | |
Reddy et al. | Formability: A review on different sheet metal tests for formability | |
Venter et al. | The limit strains of inhomogeneous sheet metal in biaxial tension | |
JPS6381244A (en) | Fatigue testing method | |
RU2555476C2 (en) | Method of testing of constructional material for plasticity | |
CN109716100B (en) | Material sample and method for determining the geometry of a sample | |
Hooke et al. | AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE BEHAVIOUR OF CLAMPED, RECTANGULAR, MILD STEEL PLATES SUBJECTED TO UNIFORM TRANSVERSE PRESSURE. | |
Ragab et al. | Forming limit curves: out-of-plane and in-plane stretching | |
Yin et al. | Achieving high strains in sheet metal characterization using the in-plane torsion test | |
Hino et al. | Experimental investigation of stretch flangeability of high-strength steel sheets by means of in-plane stretch bending | |
Gavrilenko | Numerical and analytical approaches to the stability analysis of imperfect shells | |
RU2527671C2 (en) | Testing method of sheet materials of tension | |
RU2344407C1 (en) | Method of testing biaxial stretching of sheet material | |
Samadian et al. | Elastic-plastic defect interaction in (a) symmetrical double edge notched tension specimens | |
RU2229696C2 (en) | Process testing sheet materials for double-axes tension | |
RU2555217C2 (en) | Method of stretching testing of sheet material samples | |
KR20000022365A (en) | Measurement process for determining the biaxial deformation behavior of metal materials, particularly sheet metal | |
RU2654901C2 (en) | Method of estimation of friction coefficient of materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040601 |