1937
.pdfПротокол испытания на одноосное растяжение (образец)
Ф.И.О. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материал |
|
|
Состояние |
|
|
|
|
|
|
Полуфабрикат |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
№ образца |
|
|
|
|
Напр.к прокатке |
|
|
|
Место разрыва |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Исп.машина |
|
|
|
|
|
|
Скор. деформирования. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Исходные размеры, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Поперечное сечение |
|
|
|
|
|
|
|
Длины |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ширина |
|
Толщина |
Площадь, |
Расчетна |
|
Базовая длина |
|
|
Базовая длина |
|
|||||||||||||||
|
2 |
|
|
я длина |
|
вдоль образца |
|
|
поперек образца |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
После разрыва (H, мм) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Наибольшая |
|
Расчетная |
|
Абсцисса |
|
1-я |
база |
1-я база |
|
2-я база |
2-я база |
|
|||||||||||||
нагрузка |
|
длина |
|
ост. удлин. |
вдоль |
|
|
поперек |
|
вдоль |
поперек |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
2.2. |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 |
|
|
||
Определение параметров анизотропии листовых |
|||||
материалов |
|
|
|
|
|
Цель работы: ознакомить с методом экспериментального |
|||||
определения |
параметров |
анизотропии |
|
ортотропно- |
|
анизотропных |
листовых |
материалов |
в |
различных |
|
направлениях к прокате и построить зависимость этих |
|||||
параметров от пластической деформации. |
|
|
|||
2.2.1 Раскрой материала |
|
|
|
||
Для проведения испытаний из листа материала вырезают |
|||||
по пять плоских образцов на одноосное растяжение в трех |
|||||
|
|
490-500 |
|
|
|
|
|
|
450 |
|
|
320-330 |
Направление |
|
|
||
прокатки |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.5 |
|
|
направлениях к прокатке, как это показано на рис.5 |
12
2.2.2 Подготовка образца к испытанию
Перед испытанием на образец наносят границы расчетной длины и сетку из двух квадратных ячеек для измерения коэффициента анизотропии (Рис.6).Продольные a0i и
поперечные b0i размеры обеих ячеек (i=1,2) и расчетную
длину l0 измеряют с точностью 0.001 мм. Толщину поперечного сечения h0 вычисляют с точностью 0.005 мм, а ширину В0 - с точностью 0.01 мм измеряют в 2-
3-х точках в рабочей части образца. В последующем расчете используют размеры поперечного сечения, соответствующие минимальной площади F0.
a0i b0i
l0
Рис.6
2.2.3 Измерения деформаций сеток в процессе испытания
Испытания проводят с использованием электронных датчиков, как это описано в разделе 2.1. По существующим стандартам коэффициенты анизотропии измеряют при достижении полной осевой деформации образца 2, 4, 6 и 8%.
Для этого на образце устанавливают дополнительный датчик перемещений в направлении, перпендикулярном оси образца, в центральной части расчетной длины. В процессе нагружения на карту компьютера записывают продольное удлинение и поперечное сужение образца.
13
Во второй части лабораторной работы вычисляют параметры анизотропии (7) в трех направлениях к прокатке после разрушения образца.
Образец должен разрушаться в области расчетной длины. В противном случае результаты испытания аннулируют.
Измеряют размеры аi , bi той ячейки, которая удалена от места разрыва более, чем на ширину В образца.
ai >B
bi l
Рис.7
В таб.2 вносят результаты измерений базовых длин по окончании эксперимента.
14
Таблица 2
Номер |
Исходные размеры |
|
|
Размеры после разрыва |
|
|||
образца |
а01 |
b01 |
а02 |
b02 |
ak1 |
bk1 |
ak2 |
bk2 |
1-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15
2.2.4. Расчет коэффициентов анизотропии
Начальная анизотропия материала, а также его деформационная анизотропия в процессе пластического формообразования приводят к утяжке габаритных размеров деталей. Это соответственно сказывается на напряженнодеформированном состоянии заготовки. В качестве параметров анизотропии, позволяющих количественно оценить искажения поперечного сечения профильной детали, обычно используют параметр Лэнкфорда (7).
Испытания проводят по методике, описанной в предыдущих параграфах. Перед началом испытания на одноосное растяжение вдоль оси образца в зоне рабочей части наносят и измеряют продольные a0i и поперечные b0i базовые
длины (Рис.6). После разрушения образца измеряют те базовые длины ai ,bi , которые находятся на расстоянии не
менее ширины образца от места разрыва (Рис.7).
Коэффициент анизотропии Лэнкфорда r определяется с учетом условия несжимаемости материала образца по формуле
|
|
|
ln |
b0i |
|
|
|
|
|
|
1 n |
b |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
r |
|
|
|
|
i |
|
; |
(7) |
|
n i 1 |
ln |
bi ai |
|
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
b0i a0i |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
где n – число измерений базовых длин после испытания всех образцов партии; индекс i=1,..,n – текущий номер пары базовых длин.
Вычисление зависимости параметра Лэнкфорда от пластической деформации растяжения целесообразно проводить в Excel формате операционной системы Windows. Для этого сначала записывается текстовый файл показаний датчиков перемещений, в котором обычно находятся колонки
16
продольных li , поперечных |
l(90)i |
удлинений |
на |
установочных базах датчиков l |
,l(90) |
и колонка времени. Файл |
|
0 |
0 |
|
|
размещается в Excel среде и далее вычисляют Пластическая деформация определяется как
|
ln |
l0 |
|
li |
; |
(8) |
|
|
l0 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
Параметр Лэнкфорда (7) вычисляется как |
|
||||||
|
|
|
l(90) |
|
|
||
|
ln |
0 |
|
|
|
|
|
l(90) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
r |
|
|
i |
; |
(9) |
||
|
l(0)l(90) |
||||||
|
ln |
i |
i |
|
|
|
|
l(0)l(90) |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
Здесь верхний индекс указывает направление измерения, а нижний, равный 0 соответствует исходному значению базы измерения датчика, или «i» - текущему значению показания датчика.
В заключении строится график зависимости r(ε) с помощью Мастера – «Wizard –diagram» Excel – среды.
2.2.5. Расчет коэффициентов анизотропии обобщенной кривой течения
Обычно при математическом моделировании технологий листовой штамповки принимается модель ортотропно анизотропного материала. Для описания поверхности пластического течения (10) и уравнений состояния (11)
a |
x |
( |
y |
z |
)2 a |
y |
( |
z |
x |
)2 a |
z |
( |
x |
y |
)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
2 |
2 |
(10) |
|
2a |
|
2a |
|
2a |
|
(e), |
||||||
|
|
|
|
|||||||||
xy |
xy |
xz |
xz |
yz |
yz |
3 |
e |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17
|
|
3 |
|
|
|
|
i |
|
|
(a |
|
( |
|
|
) |
a |
|
( |
|
|
),... |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
y |
x |
z |
z |
x |
y |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
i |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
xy |
2 |
|
|
|
|
|
|
xy |
|
xy. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
используют коэффициенты анизотропии ax , ay , az , axy ,... ,
которые получают пересчетом параметров Лэнкфорда в трех направлениях r0 , r45 , r90 . В (10) и (11) i , i - соответственно интенсивности тензоров скорости деформации и напряжения; x , y ,..., xy ,.. - компоненты тензора напряжений, e , e -
эквивалентные напряжение и деформация.
Расчет коэффициентов анизотропии выполняют для распространенного в листовой штамповке плоского напряженного состояния
ax |
r0 / (r0 |
r90 |
r0 r90 ); |
|
|
||
a y |
r90 / (r0 |
r90 |
r0 r90 ); |
|
|
||
az |
r0 r90 / (r0 |
r90 |
|
r0 r90 ); |
(12) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
axy |
|
0.5(1 2r45 )(r0 |
r90 ) |
. |
|
||
|
r0 |
r90 |
r0 r90 |
|
|||
|
|
|
|
18
По результатам расчета заполняют таб.3
Таблица 3
Материал
Параметр |
r0 |
r90 |
r45 |
ax |
ay |
az |
axy |
Величина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср.кв.отклон. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19
2.3.Лабораторная работа № 3
Определение предельных деформаций листовых материалов при растяжении в условия плоской деформации
Цель работы: изучить метод экспериментального определения предельных деформаций листовых материалов для прогнозирования технологических отказов в операциях листовой штамповки.
2.3.1. Теоретическая справка
Одним из доминирующих технологических дефектов (отказов) операций листовой штамповки является потеря устойчивости в виде местных утонений, по которым затем происходит разрыв материала. Для прогнозирования потери устойчивости листовой заготовки в процессе пластического формообразования используют диаграмму предельных деформаций (ДПД).
Диаграмму строят в координатах: наибольшая главная
деформация |
e* |
в плоскости |
листа |
– |
параметр вида |
|||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деформированного состояния |
e |
2 |
/ e* |
, |
где |
e |
2 |
-наименьшая |
||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
главная деформация в плоскости листа. На рис.8 приведена типичная ДПД алюминиевого сплава Д16АМ.
20