一种测定极限尖冷弯角和等效断裂应变的试验方法技术

本发明专利技术公开了一种测定极限尖冷弯角和等效断裂应变的试验方法，测定极限尖冷弯角的步骤包括：制备弯曲试样，设定初始的固定加载行程，确定裂纹状态的“有”和“无”，确定有效试样，测定极限冷弯角，在此基础上，测定等效断裂应变的步骤包括：试样侧面喷射散斑，获取DIC数据处理用有效试样，计算有效试样边缘侧变形，测量弧长，计算等效断裂应变。本发明专利技术采用固定行程加载、DIC技术和理论计算相结合的技术方案，精准的测定了极限冷弯角和等效断裂应变。本发明专利技术实现了对材料失效时刻的精准控制，测定了材料的本征参量，降低了试验成本，将具有重要的工程实践意义和广阔的工程应用前景。工程实践意义和广阔的工程应用前景。工程实践意义和广阔的工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种测定极限尖冷弯角和等效断裂应变的试验方法


[0001]本专利技术属于金属材料力学性能测试领域，尤其是涉及测定先进高强钢极限尖冷弯角和等效断裂应变的试验方法。

技术介绍

[0002]随着整车碰撞安全标准的不断提高，为了应对安全法规带来的技术挑战，先进高强度钢在汽车车身轻量化设计中应用的比例在不断提升，特别是热成形零件的大量使用。然而，在汽车碰撞中，比如，A柱、B柱的折弯变形是典型的在弯曲变形下的平面应变状态失效，且材料强度越高，面临材料失效的风险越大。因此，材料的可弯曲性能已成为一个衡量先进高强钢力学性能的关键指标之一。
[0003]如何评价先进高强钢，特别是超高强钢的抗弯曲性能？目前，国际上广泛采用的技术标准是VDA238
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100技术标准，通过测量试样的极限尖冷弯角以评估材料的抗弯曲性能，特别是对于评估热成形材料是一种有效的技术手段。
[0004]然而，VDA238
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100至少存在两个方面的问题：第一，试验终止条件，直到压力值达到关闭阀值时停止加载，关闭阀值是指压头达到最大载荷后下降30N或60N；第二，测量结果，极限尖冷弯角是一个物理参量，不是材料的本征参量。如果试验目的只是定性的评估材料的抗弯曲性能，VDA238
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100技术标准是可以满足技术要求。如果试验目的是要定量的评估材料的抗弯曲性能，则VDA238
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100技术标准是难以满足的。
[0005]比如，针对测量结果，人们更希望得到极限尖冷弯下的等效断裂应变，因此，在VDA238
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100技术标准的基础上，引入数值图像相关法技术，简称DIC技术，测量试样弯曲表面的应变分布是一种常见的技术解决方案，如参考文献(《Evaluation of the VDA238
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100 Tight Radius Bending Test using Digital Image Correlation Strain Measurement》，doi:10.1088/1742
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6596/896/1/012075)详细介绍了其测试方法，但是，依然存在如下技术问题，第一，为了配合DIC技术测量试样弯曲表面，需要重新开发一套试验系统，相比VDA238
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100技术标准仅需要增加一套工装装置，显然，大大增加了试验设备成本；第二，该参考文献通过DIC技术测量的弯曲表面断裂应变与极限尖冷弯角没有关联，弱化了结果的可解释性。
[0006]因此，本申请的专利技术人正是由于意识到VDA238
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100技术标准及其现有技术解决方案中存在以上技术缺陷而提出的，目的是基于现有的技术条件实现对材料抗弯曲性能测试的定量评价。

技术实现思路

[0007]1、本专利技术解决的技术问题
[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：采用固定行程加载、DIC技术和理论公式相结合的技术方案，以精准的测定极限冷弯角和等效断裂应变，并验证了两者之间的数学关系，以实现对材料力学性能的定量评估。
[0009]2、本专利技术的技术方案
[0010]为了实现本专利技术所要解决的技术问题的目的，本专利技术提供了一种测定极限尖冷弯角的试验方法，其步骤包括：
[0011]步骤一、制备弯曲试样：根据VDA238
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100技术标准规定的试样尺寸要求，制备若干用于极限尖冷弯试验的被测试材料的弯曲试样；
[0012]步骤二、设定初始的固定加载行程：从制备的弯曲试样中取出一个初始试样，将初始试样放置在试验装置上，并设定初始的固定加载行程d0对初始试样进行极限尖冷弯试验，所述的固定加载行程是指压头从初始位置到运动停止位置所移动的距离；
[0013]步骤三、确定裂纹状态的“有”和“无”：取出步骤二中弯曲试样极限尖冷弯试验之后的弯曲试样，观测试样拉伸表面的裂纹状态，存在两种情形：
[0014]情形一：若试样拉伸表面的裂纹状态是“无”，所述的裂纹状态“无”是指“试样弯曲表面未出现肉眼可见的微裂纹”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用递增增量增加固定加载行程，重新进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，直到试样拉伸表面的裂纹状态是“有”为止，所述的裂纹状态“有”是指“试样弯曲表面出现肉眼可见的微裂纹”，则相邻的裂纹状态“无”和裂纹状态“有”对应的固定加载行程d1分别记为S0和S1，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs，所述的Δs的取值范围大于零；
[0015]情形二：若试样拉伸表面的裂纹状态是“有”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用以递减增量降低固定加载行程，重新进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，直到试样拉伸表面的裂纹状态是“无”为止，则相邻的裂纹状态“有”和裂纹状态“无”对应的固定加载行程d1分别记为S1和S0，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs；
[0016]步骤四、确定有效试样：取一个弯曲试样，设定固定加载行程d2等于(S0+S1)/2对该试样进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，弯曲试验之后的试样则为测定极限冷弯角的有效试样；
[0017]步骤五、测定极限冷弯角：按照VDA238
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100技术标准对极限冷弯角的定义，测定有效试样的极限冷弯角α。
[0018]进一步的，所述的测定极限尖冷弯角的试验方法，其特征在于：在步骤二，确定初始的固定加载行程d0的方法是采用常规极限尖冷弯试验等效于固定行程加载的极限尖冷弯试验，具体方法是：从制备的弯曲试样中取一个初始试样，按照VDA238
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100技术标准的技术要求放置在试验装置上进行极限尖冷弯试验，直到压力值达到关闭阀值时停止加载，从压头载荷
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加载行程曲线上读取试验终止时的最大加载行程为初始的固定加载行程d0。
[0019]最优的，所述的测定极限尖冷弯角的试验方法，其特征在于：在步骤三中，采用电子显微镜辅助判断试样拉伸表面的裂纹状态的“有”和“无”；Δs等于0.5mm。
[0020]一种测定极限尖冷弯等效断裂应变的试验方法，其步骤包括：
[0021]步骤一、制备弯曲试样：根据VDA238
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100技术标准规定的试样尺寸要求，制备若干用于极限尖冷弯试验的被测试材料的弯曲试样；
[0022]步骤二、设定初始的固定加载行程：从制备的弯曲试样中取出一个初始试样，将初始试样放置在试验装置上，并设定初始的固定加载行程d0对初始试样进行极限尖冷弯试验，所述的固定加载行程是指压头从初始位置到运动停止位置所移动的距离；
[0023]步骤三、确定裂纹状态的“有”和“无”：取出步骤二中弯曲试样极限尖冷弯试验之
后的弯曲试样，观测试样拉伸表面的裂纹状态，存在两种情形：
[0024]情形一：若试样拉伸表面的裂纹状态是“无”，所述的裂纹状态“无”是指“试样弯曲表面未出现肉眼可见的微裂纹”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用递增增量增加固定加载行程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定极限尖冷弯角的试验方法，其步骤包括：步骤一、制备弯曲试样：根据VDA238
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100技术标准规定的试样尺寸要求，制备若干用于极限尖冷弯试验的被测试材料的弯曲试样；步骤二、设定初始的固定加载行程：从制备的弯曲试样中取出一个初始试样，将初始试样放置在试验装置上，并设定初始的固定加载行程d0对初始试样进行极限尖冷弯试验，所述的固定加载行程是指压头从初始位置到运动停止位置所移动的距离；步骤三、确定裂纹状态的“有”和“无”：取出步骤二中弯曲试样极限尖冷弯试验之后的弯曲试样，观测试样拉伸表面的裂纹状态，存在两种情形：情形一：若试样拉伸表面的裂纹状态是“无”，所述的裂纹状态“无”是指“试样弯曲表面未出现肉眼可见的微裂纹”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用递增增量增加固定加载行程，重新进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，直到试样拉伸表面的裂纹状态是“有”为止，所述的裂纹状态“有”是指“试样弯曲表面出现肉眼可见的微裂纹”，则相邻的裂纹状态“无”和裂纹状态“有”对应的固定加载行程d1分别记为S0和S1，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs，所述的Δs的取值范围大于零；情形二：若试样拉伸表面的裂纹状态是“有”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用以递减增量降低固定加载行程，重新进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，直到试样拉伸表面的裂纹状态是“无”为止，则相邻的裂纹状态“有”和裂纹状态“无”对应的固定加载行程d1分别记为S1和S0，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs；步骤四、确定有效试样：取一个弯曲试样，设定固定加载行程d2等于(S0+S1)/2对该试样进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，弯曲试验之后的试样则为测定极限冷弯角的有效试样；步骤五、测定极限冷弯角：按照VDA238
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100技术标准对极限冷弯角的定义，测定有效试样的极限冷弯角α。2.根据权利要求1所述的测定极限尖冷弯角的试验方法，其特征在于：在步骤二，确定初始的固定加载行程d0的方法是采用常规极限尖冷弯试验等效于固定行程加载的极限尖冷弯试验，具体方法是：从制备的弯曲试样中取一个初始试样，按照VDA238
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100技术标准的技术要求放置在试验装置上进行极限尖冷弯试验，直到压力值达到关闭阀值时停止加载，从压头载荷
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加载行程曲线上读取试验终止时的最大加载行程为初始的固定加载行程d0。3.根据权利要求2所述的测定极限尖冷弯角的试验方法，其特征在于：在步骤三中，采用电子显微镜辅助判断试样拉伸表面的裂纹状态的“有”和“无”；Δs等于0.5mm。4.一种测定极限尖冷弯等效断裂应变的试验方法，其步骤包括：步骤一、制备弯曲试样：根据VDA238
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100技术标准规定的试样尺寸要求，制备若干用于极限尖冷弯试验的被测试材料的弯曲试样；步骤二、设定初始的固定加载行程：从制备的弯曲试样中取出一个初始试样，将初始试样放置在试验装置上，并设定初始的固定加载行程d0对初始试样进行极限尖冷弯试验，所述的固定加载行程是指压头从初始位置到运动停止位置所移动的距离；步骤三、确定裂纹状态的“有”和“无”：取出步骤二中弯曲试样极限尖冷弯试验之后的弯曲试样，观测试样拉伸表面的裂纹状态，存在两种情形：情形一：若试样拉伸表面的裂纹状态是“无”，所述的裂纹状态“无”是指“试样弯曲表面
未出现肉眼可见的微裂纹”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用递增增量增加固定加载行程，重新进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，直到试样拉伸表面的裂纹状态是“有”为止，所述的裂纹状态“有”是指“试样弯曲表面出现肉眼可见的微裂纹”，则相邻的裂纹状态“无”和裂纹状态“有”对应的固定加载行程d1分别记为S0和S1，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs，所述的Δs的取值范围大于零；情形二：若试样拉伸表面的裂纹状态是“有”，则以初始的固定加载行程d0为参考，采用以递减增量降低固定加载行程，重新进行固定行程加载的极限尖冷弯试验，直到试样拉伸表面的裂纹状态是“无”为止，则相邻的裂纹状态“有”和裂纹状态“无”对应的固定加载行程d1分别记为S1和...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖锋，
申请(专利权)人：武汉上善仿真科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：