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原文传递一种薄壁板管材料压缩性能测试试样、夹具及方法

专利名称：	一种薄壁板管材料压缩性能测试试样、夹具及方法
摘要：	本发明公开了一种薄壁板管材料压缩性能测试试样、夹具和方法，试样具体可加工成长方体立柱试样、曲面立柱试样或圆柱试样，夹具包括两个上下对称设置的压头，通过数字散斑测量系统测量上、下压头的相对位移，以确定压缩试样的压缩位移和应变；结合数字散斑测量系统获得的时间应变曲线和电子万能试验机记录的时间载荷曲线处理得到试样的压缩应力‑应变关系。本发明构思巧妙，夹具通用性强制作简单，试样制作简单快捷，通过对观察面制备散斑避免了对每个试样制作散斑带来的时间消耗，克服了小试样表面散斑难以识别的问题；适用于薄壁板管材料不同温度下压缩性能的测试，可以实现较大的变形量，且变形稳定均匀。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北工业大学
发明人：	李恒;杨恒;马俊;魏栋;张昭
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910757527.1
公开号：	CN110333137A
代理机构：	北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李兴林
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	710000 陕西省西安市友谊西路127号
主权项：	1.一种薄壁板管材料压缩性能测试试样，其特征在于：包括长方体立柱试样、曲面立柱试样和圆柱试样，所述长方体立柱试样通过机械加工从薄壁板材上切取制成，所述长方体立柱试样的长度为宽度的1～2倍，长方体立柱试样的高度为长度和宽度均值的1～2倍；所述曲面立柱试样通过机械加工从薄壁管坯上沿管材轴向切取制成，所述薄壁管坯的厚度为所述曲面立柱试样的宽度，曲面立柱试样的长度为宽度的1～2倍，曲面立柱试样的高度应为长度和宽度均值的1～2倍；所述圆柱试样通过机械加工从板材和管材切取制成，所述圆柱试样的高度为底面直径的1～2倍。 2.根据权利要求1所述的薄壁板管材料压缩性能测试试样，其特征在于：所述长方体立柱试样、曲面立柱试样和圆柱试样的高度大于3mm时，所述长方体立柱试样、曲面立柱试样和圆柱试样的外表面制作散斑。 3.一种薄壁板管材料压缩性能测试夹具，所述夹具与权利要求1-2所述的试样相匹配，其特征在于：包括两个上下对称设置的压头，所述压头包括上压头(1)和下压头(3)，所述上压头(1)和下压头(3)的结构相同，所述上压头(1)包括圆柱结构的连接部和长方体的工作部，所述连接部与试验机上的压头连接在一起，相对的两个所述工作部与试样(2)接触进行压缩实验作业。 4.根据权利要求3所述的薄壁板管材料压缩性能测试夹具，其特征在于：所述工作部包括与所述试样(2)接触用的接触面(4)和实验数据观察用的观察面(5)，所述观察面(5)的外表面制作有散斑。 5.根据权利要求4所述的薄壁板管材料压缩性能测试夹具，其特征在于：所述接触面(4)的宽度应大于试样厚度的两倍，接触面(4)的表面设置为光滑面；所述观察面(5)的长度和宽度大于3mm，所述散斑制作时，首先在所述观察面(5)上均匀喷涂一层耐高温哑光白色油漆，待油漆干后，喷涂不均匀的耐高温哑光黑色斑点状油漆。 6.根据权利要求5所述的薄壁板管材料压缩性能测试夹具，其特征在于：所述接触面(4)在试验过程中涂抹有润滑剂，所述润滑剂具体采用石墨粉。 7.根据权利要求3所述的薄壁板管材料压缩性能测试夹具，其特征在于：所述上压头(1)和下压头(3)在压缩试验中不发生变形，具体采用高强度钢材料制作，所述高强度钢材料包括H13钢、K403。 8.一种薄壁板管材料压缩性能测试方法，其特征在于：利用如权利要求3-7所述的薄壁板管材料压缩性能测试夹具对如权利要求1-2所述的试样进行测试，其具体步骤如下：步骤一，试样的制备：根据需要测试的板材或者管材，通过机械设备切取合适的试样，所述试样具体制作为长方体立柱试样、曲面立柱试样或圆柱试样；步骤二，压头和散斑制作：首先是压头的制作，所述上压头(1)和下压头(3)材料的选择并根据设计规格进行备料，所述压头通过数控车床加工成型，所述压头工作部需要通过铣床、磨床进一步加工以获得需要的光滑面；其次是散斑的制作，在加工好的所述工作部的观察面(5)上先均匀喷涂一层耐高温哑光白色油漆，待油漆干后，喷涂不均匀的耐高温哑光黑色斑点状油漆，散斑制作完成；最后是将上压头(1)和下压头(3)组装到电子万能试验机上，所述上压头(1)和下压头(3)的连接部嵌入试验机压头的凹槽中；步骤三，数字散斑系统准备：首先，打开所述基于数字图像相关技术的数字散斑测量系统，将数字散斑测量系统所用摄像机的焦距定在试样所处的焦平面内，调整摄像机光圈大小，保证获得清晰的散斑图片即可，要求上下压头的观察面均在相机视野内；步骤四，压缩试验：打开所述电子万能试验机，将所述试样放置在上压头(1)和下压头(3)之间，设置好电子万能试验机的压头速率和最大压缩位移，进行压缩试验；同时采用数字应变散斑测量仪，对上压头(1)和下压头(3)的观察面(5)的位移场进行测量，获得上压头(1)和下压头(3)的时间位移数据；电子万能试验机记录时间载荷数据；步骤五，数据处理：由于压缩过程中压头不发生变形，因此上压头(1)和下压头(3)的相对位移即为试样的压缩位移，处理可得试样压缩的时间应变曲线，与电子万能试验机测量的时间载荷曲线结合，处理得到试样的压缩应力-应变关系图。 9.根据权利要求8所述的薄壁板管材料压缩性能测试方法，其特征在于：所述步骤四中，如选用制作有散斑的试样，所述数字散斑测量系统直接记录试样的压缩位移；每次压缩试验完成后，重新安装新的试样进行下一次试验。 10.根据权利要求8所述的薄壁板管材料压缩性能测试方法，其特征在于：高温实验时将所述电子万能试验机的压头和所述压缩试样和夹具均放置在带玻璃窗口的高温炉中进行试验，所述数字散斑测量系统对准玻璃窗口内的带散斑的试样或上压头(1)和下压头(3)的观察面(5)并记录压缩实验时的位移。
所属类别：	发明专利