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金属板材成形试验与FLC测量
更新时间:2013-05-04 点击次数:2979

成形极限图的获取
 

成形极限图的确定方法通常有两种,即理论计算,BR>理论计算成形极限图是采用不同的屈服准则和塑性本构关系、基于不同拉\伸失稳准则作为颈缩与破裂的条件进行解析的。
目前较常用的屈服准则是Hill系列屈服准则(包Hill48,Hill79,Hill90,Hill93),Hosford屈服准则等,实际上Hosford屈服准则是Hill79屈服准则的一个特例。还有其他许多屈服准则,例如Barlat,Taylor, Gotoh等屈服准则,但由于所涉及的参数较多,应用不是很广。
用试验确定成形极限曲线。
研究者们较常用的方法是曲面法,也就是Nakazima试验法,其实质是半球形刚性凸模胀形试验。通过改变试件的宽度,使其侧向约束改变从而得到从单拉到等双拉的成形极限。曲面法具有以下几个特点:
(1) 变形受到模具几何尺寸的限制,并且破裂通常都在试件的特定位置发生;
(2) 试件中包含有弯曲应变,其大小取决材料厚度和凸模半径;
(3) 由于摩擦和曲率的影响,试件中存在较大的应变梯度。
由于上述特点的存在,使得曲面法对模具的几何尺寸依赖较大,由于较大应变梯度的存在,使所得试验值与可接受值之间存在较大差异。同时,由于破裂总是发生在试件的某个特定位置,使得该种方法对材料缺陷不敏感。更为重要的是,该方法不能实现复杂加载。

平面法中,可在板平面内获得较均匀变形,避免了弯曲和摩擦效应。该方法对材料缺陷敏感,而且不受模具几何尺寸的限制。同时,由于不存在弯曲和摩擦效应,板面内不存在大的应变梯度,使所得的极限应变更准确。而且,从平面法与曲面法的比较中可看到,为了得到准确的成形极限曲线.平面法所需试件比曲面法的少,同时,由于平面法变形后试件表面仍然保持平直,使得对应变的测量更加容易。

FLC测定原理


    FLC用于表示材料在设定的线性应变路径变形条件下的近似的固有极限。为了准确测定FLC,在测量区域需要保持近乎无摩擦的状态。
    首先在平直无变形的板料表面印制选定的、尺寸的网格或随机斑点图案,然后采用Nakajima或Marciniak方法对板料进行变形直至破裂、停止试验。
        测量变形后试样的应变,应变处理时忽略结果中缩颈或者破裂部分,然后通过播值确定材料不发生
失效所能承受的zui大应变。插值曲线中的zui大值被定义为成形极限。
    成形极限由几种应变路径测量得到。测量的应变路径范围从单向拉伸到双向拉伸(胀形)。不同应变状态下收集的单个成形极限数据点连接起来即可得到成形极限曲线。绘于图中的曲线表示了薄板表面两真实应变的一种函数关系,即成形极限图。x轴代表了次真实应变}, Y轴代表了主真实应变。
    标准的转换公式允许计算主真实应变和次真实应变。下文中,应变指真实应变,也称为对数应变。

ISO-FDIS 12004-2-2008和GBT 24171.1-2009 对用于FLC 实验的试件要求
1. 平面金属试件
2. 厚度范围:04~4mm
3. zui少5种不同结构的试件,从窄条状到圆形 
4. 每种结构的试件至少3个
5. 拍摄速度不小于10帧/s
6. 变形速率:1.0~2.0mm/s
7. 破裂位置发生试件正中间

FLC计算基本流程:
1. 对全部的试件进行散斑三维全场变形、应变计算
2. 对于每个试件,找出破裂前的一个状态
3. 在破裂前的状态上,建立3~5条间距2mm左右的平行截线,对于次应变>=0的情况,要求截线尽量垂直于裂纹方向(偏差在25°以内),对于次应变<0的情况,要求截线尽量平行于试件边缘(主应变方向),截线长度尽量长,但不能到试件边缘。
 

4. 输出截线数据
5. FLC模块读入多个试件的多组截线数据
6. 每一组截线数据,都包含主应变、次应变两组数据,对每组数据分别进行二次曲线拟合,得到二次曲线的极值(对于主应变是zui大值,次应变是zui小值),这两个机制分别作为一个点的X,Y坐标,形成FLC图上的一个点。
7. 多组截线得到多个点,拟合这些点就可以得到FLC曲线
8. 输出FLC曲线数据
 

    上海百若试验仪器有限公司为您提供的BTW系列板材成形试验机,可以以zui简单的方式进行制样(板材表面喷涂散斑即可,无需印线),然后求取FLC.

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