專利名稱：測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷加工領(lǐng)域，具體是一種基于軋制試驗(yàn)測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
建立準(zhǔn)確的本構(gòu)方程是解決金屬塑性成形問(wèn)題的重要前提，而本構(gòu)方程可以通過(guò)單向均勻拉伸、壓縮或純剪等試驗(yàn)來(lái)建立。根據(jù)不同的塑性變形狀態(tài)，選擇不同的試驗(yàn)方法。目前，研究板料受壓縮時(shí)的力學(xué)性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多采用類似國(guó)標(biāo)GB/T7314-2005中的金屬薄板壓縮試驗(yàn)方法，即將板料試件豎直放置，長(zhǎng)軸底端被固定約束，上端受壓，短軸兩端自由無(wú)約束，側(cè)面同時(shí)采用一些預(yù)防板料試件失穩(wěn)彎曲的約束裝置(如采用防失穩(wěn)側(cè)板)。由于試件端面與試驗(yàn)機(jī)壓頭之間的摩擦力作用，試件端面的橫向變形受到約束，試件各部分變形不均勻，當(dāng)試件發(fā)生較大塑性變形時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鼓形，因此試件內(nèi)部不完全處于單向壓縮狀態(tài)，特別是端部，實(shí)際上處于三向應(yīng)力狀態(tài)，形成圣維南影響區(qū)。目前，很多方法都難于有效地消除端面摩擦力，因此這樣的試驗(yàn)結(jié)果，顯然不能真實(shí)地反映材料在單向壓縮時(shí)的力學(xué)性能。西北工業(yè)大學(xué)在《金屬塑性成形原理》的教材中提出了一種基于軋制試驗(yàn)確定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的方法(俞漢清，陳金德.金屬塑性成形原理，機(jī)械工業(yè)出版社，1999)，此方法可以得到單向壓縮狀態(tài)下的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，但對(duì)于試驗(yàn)裝置而未作說(shuō)明。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的難于有效地消除端面摩擦力，不能真實(shí)反映板料在單向壓縮時(shí)的力學(xué)性能的不足，本發(fā)明提出了一種測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置。本發(fā)明包括上模座、下模座、上鑲塊、下鑲塊、上沖頭、下沖頭、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、定位塊、 測(cè)量架及引伸計(jì)；在上模座下表面的兩端各有一個(gè)導(dǎo)套，在下模座上表面的兩端各有一個(gè)導(dǎo)柱，并且所述的導(dǎo)柱與所述的導(dǎo)套相互嵌套后滑動(dòng)連接；上沖頭底座位于上模座的下表面的中心處；上沖頭底座的上表面與上模座的下表面貼合，并且該上沖頭的沖頭嵌入上鑲塊中心的條形沖頭孔內(nèi)；上鑲塊固定在上模座的下表面，將上沖頭與上模座固連；下沖頭的底座位于下模座的上表面中心處；下沖頭底座的下表面與下模座的上表面貼合，并且該下沖頭的沖頭嵌入下鑲塊的條形沖頭孔內(nèi)；下鑲塊固定在下模座的上表面，將下沖頭與下模座固連；所述下鑲塊的位置與所述上鑲塊的位置相互對(duì)應(yīng)；定位塊有2個(gè)，分別位于下鑲塊一側(cè)的兩端并與下鑲塊固定；測(cè)量架的上支桿固定在上模座的端面上，測(cè)量架的下支桿固定在下模座的端面上，并且上支桿與下支桿位于試驗(yàn)裝置的同一端；測(cè)量架的測(cè)量桿下端與下支桿固定連接，測(cè)量架的測(cè)量桿上端套裝在上支桿端頭的內(nèi)孔中，并且所述的測(cè)量桿與上支桿內(nèi)孔之間滑動(dòng)配合；引伸計(jì)的下端通過(guò)位于上支桿端頭的圓柱銷固定在上支桿端頭的內(nèi)孔上，引伸計(jì)上端固定在穿過(guò)上支桿內(nèi)孔的測(cè)量桿上。
在上模座長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)導(dǎo)套的安裝孔；在上模座的表面分布有上鑲塊的安裝孔；在下模座長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)導(dǎo)柱的安裝孔；在下模座的表面分布有下鑲塊的安裝孔。所述上沖頭和下沖頭上沖頭的外廓尺寸分別與上鑲塊和下鑲塊上的通孔的內(nèi)廓尺寸相同。所述定位塊的一側(cè)表面有條形孔，該條形孔的位置與位于下鑲塊側(cè)邊上定位塊的安裝孔位置相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明使板料試件水平放置，受壓時(shí)不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)彎曲，可以進(jìn)行大程度的壓縮變形，以獲得大變形程度下的板料真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；由于采用狹長(zhǎng)的沖頭，與試件接觸面積小，加上良好的潤(rùn)滑，最大限度地減小板料試件與沖頭之間的摩擦，能夠較為精確地求得板料壓縮時(shí)的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；又由于沖頭與試件接觸面積小，且潤(rùn)滑良好，在受到較大壓力時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)、傾斜的問(wèn)題，而定位塊則很好地解決了此類問(wèn)題。設(shè)計(jì)的測(cè)量架，可以轉(zhuǎn)壓縮變形為拉伸變形，配備引伸計(jì)，可以精確、方便地測(cè)量試件受壓變形程度。


圖1是試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是下沖頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是定位塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是下鑲塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是測(cè)量架的裝配圖；圖6是下模的裝配示意圖；圖7是上模的裝配示意圖。其中1.測(cè)量架 2.上模座 3.導(dǎo)套 4.導(dǎo)柱 5.定位塊 6.上鑲塊7.上沖頭 8.下沖頭 9.下鑲塊10.下模座11.定位螺栓12.定位銷13.緊固螺釘14.上支桿15.測(cè)量桿16.下支桿17.圓柱銷18.標(biāo)準(zhǔn)引伸計(jì)
具體實(shí)施例方式本實(shí)例包括上模座2、下模座10、上鑲塊6、下鑲塊9、上沖頭7、下沖頭8、導(dǎo)柱4、導(dǎo)套3、定位塊5、測(cè)量架1及引伸計(jì)18。采用對(duì)稱導(dǎo)柱式模架，及A型導(dǎo)柱導(dǎo)套，如說(shuō)明書附1所示。在上模座2下表面的兩端各有一個(gè)導(dǎo)套3，在下模座10上表面的兩端各有一個(gè)導(dǎo)柱4，并且所述的導(dǎo)柱4與所述的導(dǎo)套3相互嵌套后滑動(dòng)連接，使上模座2的下表面與下模座10的上表面之間形成空間。上沖頭7底座位于上模座2的下表面的中心處；上沖頭7底座的上表面與上模座2的下表面貼合，并且該上沖頭7的沖頭嵌入上鑲塊6中心的條形沖頭孔內(nèi)。上鑲塊6通過(guò)螺釘固定在上模座2的下表面，從而將上沖頭7與上模座2固連。下沖頭8的底座位于下模座10的上表面中心處；下沖頭8底座的下表面與下模座10的上表面貼合，并且該下沖頭8的沖頭嵌入下鑲塊9的條形沖頭孔內(nèi)；下鑲塊9通過(guò)螺釘固定在下模座10的上表面，從而將下沖頭8與下模座10固連。所述下鑲塊9的位置與所述上鑲塊6的位置相互對(duì)應(yīng)。定位塊5有2個(gè)，分別位于下鑲塊9 一側(cè)的兩端并與下鑲塊9固定。測(cè)量架1的上支桿14固定在上模座2的端面上，測(cè)量架1的下支桿16固定在下模座10的端面上，并且上支桿14與下支桿16位于試驗(yàn)裝置的同一端。測(cè)量架1的測(cè)量桿15下端與下支桿16固定連接，測(cè)量架1的測(cè)量桿15上端套裝在上支桿14端頭的內(nèi)孔中，并且所述的測(cè)量桿15與上支桿14內(nèi)孔之間滑動(dòng)配合。引伸計(jì)18的下端用橡皮筋通過(guò)位于上支桿14 端頭的圓柱銷17綁定在上支桿14端頭的內(nèi)孔上，引伸計(jì)18上端用橡皮筋綁定在穿過(guò)上支桿14內(nèi)孔的測(cè)量桿15上。所述的上模座2和下模座10均為條形塊狀。在上模座2長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)導(dǎo)套3的安裝孔，并且該導(dǎo)套安裝孔貫通上模座2的上表面和下表面。所述導(dǎo)套安裝孔的孔徑與導(dǎo)套3連接端的外徑相同，使導(dǎo)套3連接端與所述導(dǎo)套安裝孔兩者之間過(guò)盈配合。在上模座2的表面分布有上鑲塊6的安裝孔。在下模座10長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)導(dǎo)柱4的安裝孔，并且該導(dǎo)柱安裝孔貫通下模座10的上表面和下表面。所述導(dǎo)柱安裝孔的孔徑與導(dǎo)柱4的外徑相同，使導(dǎo)柱4與所述導(dǎo)柱安裝孔兩者之間過(guò)盈配合。在下模座10的表面分布有下鑲塊9的安裝孔。所述的上鑲塊6和下鑲塊9均為矩形板塊。在上鑲塊6和下鑲塊9的中心有條狀的通孔，該通孔長(zhǎng)度方向的中心線與所在的上鑲塊6和下鑲塊9長(zhǎng)度方向的中心線重合。在上鑲塊6和下鑲塊9的四個(gè)角上分布有螺釘孔。在下鑲塊9的一個(gè)側(cè)邊的兩端分布有定位塊5的安裝孔。所述的上沖頭7和下沖頭8為條形塊，其外形均為“T”形，形成了底座和沖頭。所述上沖頭7和下沖頭8上的沖頭的外廓尺寸分別與上鑲塊6和下鑲塊9上的通孔的內(nèi)廓尺寸相同。所述的定位塊5有兩個(gè)，形狀從側(cè)面看，類似一個(gè)倒立的“L”沿厚度方向拉伸而成，定位塊5的高度應(yīng)保證在上下沖頭接觸時(shí)，定位塊不碰觸上鑲塊6的底面。所述定位塊 5的一側(cè)表面有條形孔，該條形孔的位置與位于下鑲塊9側(cè)邊上定位塊5的安裝孔位置相對(duì)應(yīng)。所述的標(biāo)準(zhǔn)引伸計(jì)18型號(hào)為YSJ-50/25-ZC，標(biāo)距為50mm，最大伸長(zhǎng)量為25mm。裝配時(shí)1)裝配下沖頭8。將下沖頭8穿過(guò)下鑲塊9的通孔，用凸肩卡在下鑲塊9的凹槽中，調(diào)整下沖頭8，使下沖頭8上平面水平。同時(shí)保證下沖頭8凸肩高度大于與下鑲塊9凹槽深度，使裝配完成后，下沖頭8與下鑲塊9之間無(wú)相對(duì)移動(dòng)。2)裝配下模。將裝配好的下鑲塊9安放在下模座10上，按中心線找正下鑲塊9的位置，用平行夾頭夾緊，通過(guò)下鑲塊9上的兩個(gè)螺釘孔在下模座10上鉆出兩個(gè)錐窩。拿開下鑲塊9，在下模座10上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲，再將下鑲塊9置于下模座10上，找正位置后用緊固螺釘13緊固。最后在另一對(duì)角線上鉆、鉸定位孔，打入定位銷12。3)裝配上沖頭7。按照與1)同樣方法裝配上沖頭7。4)裝配上模。按照2)同樣的方法安裝上模。5)裝配模架。將導(dǎo)套3、導(dǎo)柱4分別裝入上、下模座，并注意安裝后使導(dǎo)柱4和導(dǎo)套3的配合間隙均勻，保證潤(rùn)滑良好，使上、下模座相對(duì)滑動(dòng)時(shí)無(wú)發(fā)澀及卡住現(xiàn)象。6)檢查并調(diào)整上、下沖頭位置。將裝好的上模導(dǎo)套3套裝在下模導(dǎo)柱4上，閉合上下模，檢查上下沖頭是否對(duì)齊、貼合處是否各處均勻(可采用透光法、試壓法檢查)。如有問(wèn)題，可采用墊片法進(jìn)行調(diào)整。7)裝配定位塊5。將定位塊5內(nèi)側(cè)與下鑲塊9貼合，用定位螺栓11穿過(guò)定位塊5 的條形孔，將定位塊5固定在下鑲塊9上，保證固定后的定位塊5與下鑲塊9之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。按同樣方法安裝另一個(gè)定位塊。8)裝配測(cè)量架1。將上支桿14的螺紋端擰入上模座2側(cè)面的螺釘孔中并擰緊，并保證上支桿14另一端內(nèi)孔水平放置。按同樣方法將下支桿16固定在下模座10上，將與下支桿16相連的測(cè)量桿15穿過(guò)上支桿14的內(nèi)孔。將圓柱銷17插入上支桿14上的定位孔。使用時(shí)，將板料試件上下表面、與試件接觸的沖頭各表面及與試件接觸的定位塊5 內(nèi)表面進(jìn)行清理并充分潤(rùn)滑，將試件水平放在上、下沖頭之間，使板料軸線方向與沖頭軸線方向垂直。調(diào)整定位塊5位置，使定位塊5靠住試件兩側(cè)邊，擰緊各定位塊上定位螺栓11 以固定定位塊5。最后將整套試驗(yàn)裝置放在單向拉伸/壓縮試驗(yàn)機(jī)上，將標(biāo)準(zhǔn)引伸計(jì)18下端用橡皮筋通過(guò)位于上支桿14端頭的圓柱銷17綁定在上支桿14端頭的內(nèi)孔上，引伸計(jì)18 上端用橡皮筋綁定在穿過(guò)上支桿14內(nèi)孔的測(cè)量桿15上，去掉標(biāo)準(zhǔn)引伸計(jì)上的定位銷后即可開機(jī)進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)。拆卸時(shí)，按照上述步驟逆序操作。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括上模座、下模座、上鑲塊、下鑲塊、上沖頭、下沖頭、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、定位塊、測(cè)量架及引伸計(jì)；在上模座下表面的兩端各有一個(gè)導(dǎo)套，在下模座上表面的兩端各有一個(gè)導(dǎo)柱，并且所述的導(dǎo)柱與所述的導(dǎo)套相互嵌套后滑動(dòng)連接；上沖頭底座位于上模座的下表面的中心處；上沖頭底座的上表面與上模座的下表面貼合，并且該上沖頭的沖頭嵌入上鑲塊中心的條形沖頭孔內(nèi)；上鑲塊固定在上模座的下表面，將上沖頭與上模座固連；下沖頭的底座位于下模座的上表面中心處；下沖頭底座的下表面與下模座的上表面貼合，并且該下沖頭的沖頭嵌入下鑲塊的條形沖頭孔內(nèi)；下鑲塊固定在下模座的上表面，將下沖頭與下模座固連；所述下鑲塊的位置與所述上鑲塊的位置相互對(duì)應(yīng)；定位塊有2個(gè)，分別位于下鑲塊一側(cè)的兩端并與下鑲塊固定；測(cè)量架的上支桿固定在上模座的端面上，測(cè)量架的下支桿固定在下模座的端面上，并且上支桿與下支桿位于試驗(yàn)裝置的同一端；測(cè)量架的測(cè)量桿下端與下支桿固定連接，測(cè)量架的測(cè)量桿上端套裝在上支桿端頭的內(nèi)孔中，并且所述的測(cè)量桿與上支桿內(nèi)孔之間滑動(dòng)配合；引伸計(jì)的下端通過(guò)位于上支桿端頭的圓柱銷固定在上支桿端頭的內(nèi)孔上，引伸計(jì)上端固定在穿過(guò)上支桿內(nèi)孔的測(cè)量桿上。
2.如權(quán)利要求1所述一種測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置， 其特征在于，在上模座長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)導(dǎo)套的安裝孔；在上模座的表面分布有上鑲塊的安裝孔；在下模座長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)導(dǎo)柱的安裝孔；在下模座的表面分布有下鑲塊的安裝孔。
3.如權(quán)利要求1所述一種測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述上沖頭和下沖頭上沖頭的外廓尺寸分別與上鑲塊和下鑲塊上的通孔的內(nèi)廓尺寸相同。
4.如權(quán)利要求1所述一種測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述定位塊的一側(cè)表面有條形孔，該條形孔的位置與位于下鑲塊側(cè)邊上定位塊的安裝孔位置相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
一種測(cè)定板料單向壓縮狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的試驗(yàn)裝置。上模座的下表面與上沖頭底座的上表面貼合；下模座的上表面與下沖頭底座的下表面貼合。上鑲塊固定在上模座的下表面，將上沖頭與上模座固連。下沖頭的底座位于下模座的上表面中心處。下鑲塊的位置與上鑲塊的位置相互對(duì)應(yīng)。測(cè)量架位于試驗(yàn)裝置的同一端，并且測(cè)量架的測(cè)量桿與上支桿內(nèi)孔之間滑動(dòng)配合。本發(fā)明使板料試件水平放置，受壓時(shí)不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)彎曲，能夠進(jìn)行大程度的壓縮變形，以獲得大變形程度下的板料真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
文檔編號(hào)G01N3/28GK102539253SQ20121004421
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者宋飛飛, 李智軍, 楊合 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)