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原文传递一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置

专利名称：	一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置
摘要：	本发明公开一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置。确定方法包括：采用单向拉伸试验获取高强铝合金板材的弹塑性硬化材料模型的参数；采用长条形的高强铝合金板材试样进行三点弯曲试验，得到试样的环向应变参数；根据弹塑性硬化材料模型的参数、试样的规格参数、三点弯曲试验的试验参数和试样的环向应变参数，结合试样的弯矩平衡方程、试样的几何关系方程和试样的体积方程，求解得到试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚；根据试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚，获得最外层环向应力；根据最外层环向应力和试样的环向应变参数，确定高强铝合金板材的弹性模量。本发明可以提高弯曲回弹参数计算的准确度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	董国疆;杨卓云;孙宇飞;陈志伟;赵长财
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910158417.3
公开号：	CN109870367A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	程华
分类号：	G01N3/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	066000 河北省秦皇岛市海港区河北大街438号
主权项：	1.一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，包括：采用单向拉伸试验获取高强铝合金板材的弹塑性硬化材料模型的参数；采用长条形的高强铝合金板材试样进行三点弯曲试验，得到所述高强铝合金板材试样的环向应变参数；进行所述三点弯曲试验时，所述高强铝合金板材试样上表面受到垂直向下的作用力，支撑所述高强铝合金板材试样的两个支撑辊对所述高强铝合金板材试样施加支撑力，且所述高强铝合金板材试样上表面受到的作用力方向与两个支撑辊连线的中垂线重合；根据所述弹塑性硬化材料模型的参数、所述高强铝合金板材试样的规格参数、所述三点弯曲试验的试验参数和所述高强铝合金板材试样的环向应变参数，结合所述高强铝合金板材试样的弯矩平衡方程、所述高强铝合金板材试样的几何关系方程和所述高强铝合金板材试样的体积方程，求解得到所述高强铝合金板材试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚；根据所述高强铝合金板材试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚，获得最外层环向应力；根据所述最外层环向应力和所述高强铝合金板材试样的环向应变参数，确定高强铝合金板材的弹性模量。 2.根据权利要求1所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，所述采用长条形的高强铝合金板材试样进行三点弯曲试验，之前还包括：制备多个长条形的高强铝合金板材试样，所述高强铝合金板材试样的厚度小于3mm，所述高强铝合金板材试样的底面喷制有黑白相间的散斑。 3.根据权利要求1所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，所述采用单向拉伸试验获取高强铝合金板材的弹塑性硬化材料模型的参数，具体包括：对高强铝合金板材进行单向拉伸试验，得到高强铝合金板材的真实应力应变曲线；根据真实应力应变曲线拟合弹塑性硬化材料模型，得到弹塑性硬化材料模型的参数。 4.根据权利要求1所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，所述采用长条形的高强铝合金板材试样进行三点弯曲试验，具体包括：调节两个支撑辊的间距，使得两个支撑辊水平连线的中垂线与万能材料试验机的弯曲凸模的施力方向重合；将所述高强铝合金板材试样放置于两个支撑辊上，使得所述高强铝合金板材试样的下表面与两个所述支撑辊的顶端接触；调节万能材料试验机的弯曲凸模的底端与所述高强铝合金板材试样的上表面接触；将所述万能材料试验机的加载方式设定为“加载-卸载”模式对所述高强铝合金板材试样进行加载试验；通过DIC在线应变测量系统采集卸载过程中所述高强铝合金板材试样的环向应变参数。 5.根据权利要求1所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，所述根据所述弹塑性硬化材料模型的参数、所述高强铝合金板材试样的规格参数、所述三点弯曲试验的试验参数和所述高强铝合金板材试样的环向应变参数，结合所述高强铝合金板材试样的弯矩平衡方程、所述高强铝合金板材试样的几何关系方程和所述高强铝合金板材试样的体积方程，求解得到所述高强铝合金板材试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚，具体包括：根据所述高强铝合金板材试样的弯矩平衡方程M外力-M内力＝0，得到关于所述高强铝合金板材试样的弯曲角α、应力中性层曲率半径ρ0和壁厚t的第一表达式f1(α,ρ0,t)＝0；其中，M外力为所述高强铝合金板材试样的外力弯矩，F为三点弯曲试验中加载结束时的压力，h为三点弯曲试验中加载结束时的压下量，W为两个支撑辊的水平间距，Rs为每个支撑辊的半径；M內力为所述高强铝合金板材试样的内力弯矩，b为高强铝合金板材试样的宽度，ρ为任一层曲率半径，σθ內为内层环向应力，σθ外为外层环向应力，R为最外层曲率半径，r为最内层曲率半径，K为弹塑性硬化材料模型的强度系数，n为弹塑性硬化材料模型的硬化指数；根据所述高强铝合金板材试样的几何关系方程得到关于所述高强铝合金板材试样的弯曲角α、应力中性层曲率半径ρ0的第二表达式f2(α,ρ0)＝0；根据所述高强铝合金板材试样的体积方程得到关于所述高强铝合金板材试样的弯曲角α、应力中性层曲率半径ρ0和壁厚t的第三表达式f3(α,ρ0,t)＝0；其中，t0为所述高强铝合金板材试样的初始厚度；根据所述第一表达式、所述第二表达式和所述第三表达式，采用方程组求解方式，求解得到所述高强铝合金板材试样的弯曲角α、应力中性层曲率半径ρ0和壁厚t的数值。 6.根据权利要求1所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，所述根据所述高强铝合金板材试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚，获得最外层环向应力，具体包括：利用获得最外层环向应力σθ，其中，K为弹塑性硬化材料模型的强度系数，n为弹塑性硬化材料模型的硬化指数，ρ0为应力中性层曲率半径，t为壁厚。 7.根据权利要求1所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，其特征在于，所述根据所述最外层环向应力和所述高强铝合金板材试样的环向应变参数，确定高强铝合金板材的弹性模量，具体包括：采用公式确定高强铝合金板材的弹性模量E，其中，σθ为最外层环向应力，εθS为卸载开始时高强铝合金板材试样中心处的环向应变，εθE为卸载结束时高强铝合金板材试样中心处的环向应变。 8.一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的试验装置，其特征在于，包括：万能材料试验机、活动横梁、两个支撑辊、DIC在线应变测量系统；所述万能材料试验机的弯曲凸模通过所述活动横梁连接于所述万能材料试验机上；两个所述支撑辊固定于所述万能材料试验机的弯曲凸模的下方且位于所述弯曲凸模的两侧；两个所述支撑辊用于支撑待试验的高强铝合金板材试样；所述万能材料试验机通过调节所述活动横梁的上下位置调节所述弯曲凸模向下移动的距离，进而调节对所述高强铝合金板材试样施加的压力；所述DIC在线应变测量系统包括计算机和CCD相机，所述CCD相机固定于所述万能材料试验机的底部，用于采集试验过程中所述高强铝合金板材试样底面的应变图像；所述计算机接收所述CCD相机发送的采集的应变图像，用于根据所述应变图像确定所述高强铝合金板材试样的应变参数。 9.根据权利要求8所述的高强铝合金板材弯曲回弹参数的试验装置，其特征在于，还包括：滑轨和模具底座；所述模具底座固定于所述万能材料试验机的底部，所述滑轨固定于所述模具底座上，两个所述支撑辊安装于所述滑轨上；所述试验装置通过调节两个所述支撑辊在所述滑轨上的位置来调节两个所述支撑辊之间的水平距离。
所属类别：	发明专利