| 标准编号 | GB/T 38719-2020 (GB/T38719-2020) | | 中文名称 | 金属材料 管 测定双轴应力-应变曲线的液压胀形试验方法 | | 英文名称 | Metallic Materials - Tube - Determination of Biaxial Stress-strain Curve of Tube by Hydro-bulging Test | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H22 | | 国际标准分类 | 77.040.10 | | 字数估计 | 16,176 | | 发布日期 | 2020-03-31 | | 实施日期 | 2020-10-01 | | 引用标准 | GB/T 228.1; GB/T 15825.2 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了金属材料管双轴应力-应变曲线液压胀形试验的术语和定义、符号及说明、试验原理、设备、试样、试验程序、双轴应力-应变曲线的计算和试验报告。本标准适用于壁厚不小于0.5mm且径厚比(外径与壁厚比)大于20的圆形截面薄壁金属管(包括无缝管和焊管)。 | GB/T 38719-2020: 金属材料 管 测定双轴应力-应变曲线的液压胀形试验方法
GB/T 38719-2020 英文名称: Metallic materials -- Tube -- Determination of biaxial stress-strain curve of tube by hydro-bulging test
1 范围本标准规定了金属材料管双轴应力-应变曲线液压胀形试验的术语和定义、符号及说明、试验原理、设备、试样、试验程序、双轴应力-应变曲线的计算和试验报告。本标准适用于壁厚不小于0.5mm且径厚比(外径与壁厚比)大于20的圆形截面薄壁金属管(包括无缝管和焊管)。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 15825.2 金属薄板成形性能与试验方法 第2部分:通用试验规程
3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1DIC测量系统 采用数字图像相关方法,跟踪物体变形的散斑图像,计算出物体表面全场的三维坐标、位移和应变的测量系统。
3.2散斑试样表面随机分布的斑点。
3.3胀形区中间点位于胀形区中间横截面上的壁厚最薄点。
3.4等效应力 复杂应力状态折算成单轴应力状态的当量应力。
3.5等效应变 复杂应变状态折算成单轴应力状态的当量应变。
3.6双轴应力-应变曲线在双向应力状态下得到的等效应力-应变曲线。
4 符号及说明本文件使用的符号及说明见表1。
5 原理将试样两端密封且轴向固定,利用液体介质对试样施加内压力进行胀形,测量胀形过程中的液体压力、位移、壁厚、应变等数据,分析获得试样在内压作用条件下变形时的等效应力、等效应变并绘制应力-应变曲线。试样应力分量可由液体压力、胀形区中间点P点的厚度、P点的轴向与环向曲率半径计算。
6 设备液压胀形试验所用设备应符合附录A的规定。
7 试样
7.1 试样为一段圆形截面的管材。
7.2 试样长度由式(1)确定,见图1a)。
7.3 试样端部应去除毛刺、打磨光滑,不应存在初始裂纹或较深、较尖锐的划痕,并且制样时保证试样表面没有损伤(划痕、裂纹等缺陷)。
7.4 试样外表面应清理干净以喷涂散斑,具体喷涂方法及注意事项见附录B。
7.5 制样过程中应防止试样产生变形。
8 试验程序
8.1 试验时应记录试验温度,试验一般在室温10℃~35℃下进行。
8.2 测量试样的初始壁厚、初始外径,沿环向等间隔测量出8个点,测量工具的分辨力不低于0.01mm。8.3 对试验所用模具、试验装置进行必要的清洗、检查,检查压力控制系统能否正常运行和压力管路是否存在漏液。
8.4 试验前,空载条件下检查设备是否能够正常运行并检查塞头和模具密封段是否配合良好。
8.5 将准备好的试样放入模具中,合模后利用塞头进行扩口密封。
8.6 根据8.2测量的壁厚分布确定最薄点所在区域并做标记,以便采用DIC测量系统分析数据时找到胀形区中间点。
8.7 向试样内部预加注液体(乳化液或液压油),排除试样内部的气体,然后增加塞头推力以实现管端密封。
8.8 利用压力传感器测量试验过程中的液体压力。
8.9 利用DIC测量系统,与8.8同步测量试验过程中试样表面散斑图像。
8.10 按同一时间刻度,记录并保存试样内压力数据和DIC测量系统所测量的变形数据。推荐每分钟至少记录60组数据。为了保证足够的数据量,胀形测试过程中应至少拍摄100张图像。
8.11 按照一定的增压速率(推荐0.05MPa/s~0.1MPa/s)加载直至试样破裂,结束试验,记录胀破压力值,保存试验数据。
8.12 为保证获得至少三个有效的试验结果,应准备足够多的试样。
9 曲率半径、应变和应力确定方法
9.1 曲率半径(ρzp、ρθp)需要求解的曲率半径为胀形区中间点的轴向和环向曲率半径。试样胀形时中间点附近区域外表面轴向的轮廓为椭圆形,环向的轮廓为圆形。以胀形区中间点为中心在DIC测量范围中选择一个局部矩形区域进行分析,如图2中所示。所选区域的长度l1 建议取值为l1=(0.2~0.5)D0,宽度l2 建议取值为l2=(0.2~0.4)L0,也可以根据实际视窗大小做调整。在所选区域内的轴向方向上均匀选取若干个点(推荐至少选取5个点,点与点之间距离应大于2mm),提取所选取点的坐标信息,根据椭圆方程采用最小二乘法拟合可确定胀形区中间点的轴向曲率半径;在所选区域内的环向方向上均匀选取若干个点(推荐至少选取5个点,点与点之间距离应大于2mm),提取所选取点的坐标信息,根据圆的方程采用最小二乘法拟合可确定胀形区中间点的环向曲率半径。必要时,也可以协商采用其他拟合方法或计算方法确定曲率半径。
9.2 应变(εz、εθ)胀形区中间点的轴向和环向应变可以由DIC测量系统直接输出,得到轴向和环向应变(εz、εθ),根据体积不变原理按式(2)计算得到胀形区中间点的厚向应变(εt):
10 结果处理
10.1 双轴应力-应变曲线计算根据测量得到的数据(σz、σθ)和(εz、εθ),确定双向应力状态下的等效应力-应变曲线。确定过程参照附录C给出的方法进行。
10.2 加工硬化指数和强度系数采用幂指数硬化模型对所得的等效应力-应变曲线进行拟合,从而确定加工硬化指数和强度系数,参见附录C。
极限膨胀率试样的极限膨胀率按式(5)计算:
11 试验报告
11.1 试验报告应包括以下主要内容:
a) 本标准编号;
b)......
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