专利名称：基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法
技术领域：
本发明涉及一种管材力学性能液压胀形测试方法。
背景技术：
材料力学性能的准确测试，是合理表征材料的力学特性，实现材料成形加工过程中的工艺参数确定及数值模拟分析的重要基础。单向拉伸实验是测试材料力学性能的主要方法之一。对于板材，当沿板平面内不同方向的力学性能不同时，可以沿平板上的不同方向截取试样，通过单向拉伸实验测试板材相应方向的应力应变曲线。对于管材，沿着轴向和环向同样存在力学性能的差别。此时，管材轴向的力学性能仍可以通过单向拉伸实验进行测试，但是对于环向或其他方向，因为管材呈曲面形状，`如果将截取的试样展平后再进行单向拉伸，则展平过程的加工硬化必然使试样的性能发生变化，管材直径越小影响越大，从而无法得到准确的管材力学性能。为了更准确地测试管材的力学性能，可以通过管材液压胀形实验。胀形实验时，通过测量管材内部的胀形压力、管材的胀形高度以及管材的壁厚等数据，通过一定理论公式可以计算得到管材的应力应变曲线、硬化指数η值和屈服强度等力学性能指标。因为胀形实验不剖切破坏管材，所以可以得到较为准确的力学性能结果。目前，存在多种形式的管材液压胀形实验。这些实验方法的主要差别在于胀形过程中管材胀形区中间位置壁厚数据的确定。一类方法可称为“中断实验法”，即当管材发生一定量的胀形变形后(胀形高度)中断实验，利用专门设计的装置对管材的壁厚进行测量。测量后，将管材进行重新密封、胀形，然后再中断实验进行壁厚的测量。如此反复，直到管材发生破裂，实验结束。利用该方法，虽可以获得不同胀形阶段管材的壁厚，但是由于管材经历了多次的加载、卸载、再加载的过程，管材的力学性能已经发生变化，因此所得结果并不可靠。而且，该实验操作繁琐，效率很低。另一类方法可称为“多个试样法”，即用多个管材试样进行胀形并在不同的压力或胀形高度下停止实验，分别测量各个管材试样的壁厚和胀形高度并作为管材连续胀形过程中的壁厚。该方法虽然避免了重复加载、卸载过程，但是由于采用了多个试样进行实验，每个试样的原始厚度及性能等都有一定差别，其变形行为也将有明显不同。因此，利用该方法也并不能准确获得所测试管材的性能。

发明内容
本发明为解决现有的管材力学性能液压胀形测试方法存在管材壁厚测量困难和实验不连续的问题，进而提供了一种基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法。本发明的基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法是按以下步骤实现的步骤一、测量待测试管材的初始壁厚h、待测试管材的外半径Rtl和胀形区长度Ltl ；步骤二、将待测试管材放置到上模具和下模具之间，并通过左密封冲头和右密封冲头对待测试管材的两端进行密封；
步骤三、向待测试管材内充入高压液体介质，高压液体介质的压力为15 300MPa ；步骤四、实时记录待测试管材胀形过程中的高压液体介质8的压力和胀形高度h，直至待测试管材破裂；步骤五、测量待测试管材破裂点的壁厚根据壁厚线性模型通过计算获得胀形过程中每一时刻的壁厚t t = tfbh，其中t为每一时刻的壁厚，h为管材的初始壁厚，h为管材的胀形高度，b为常数；将胀形结束时的壁厚tmd和胀形高度hmd代入公式t = t0-bh即可求得b值；步骤六、通过计算获得管材的等效应力应变曲线；等效应力为
权利要求
1.一种基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法，其特征在于管材力学性能液压胀形测试方法步骤如下步骤一、测量待测试管材(I)的初始壁厚h、待测试管材(I)的外半径Rtl和胀形区长度L0;步骤二、将待测试管材(I)放置到上模具(2)和下模具(3)之间，并通过左密封冲头 ⑷和右密封冲头(5)对待测试管材⑴的两端进行密封；步骤三、向待测试管材(I)内充入高压液体介质(8)，高压液体介质(8)的压力为15 300MPa ；步骤四、实时记录待测试管材(I)胀形过程中的高压液体介质(8)的压力和胀形高度 h，直至待测试管材(I)破裂；步骤五、测量待测试管材(I)破裂点的壁厚根据壁厚线性模型通过计算获得胀形过程中每一时刻的壁厚t t = i^-bh,其中t为每一时刻的壁厚为管材的初始壁厚，h为管材的胀形高度，b为常数；将胀形结束时的壁厚tmd和胀形高度hmd代入公式t = t0-bh即可求得b值；步骤六、通过计算获得管材的等效应力应变曲线；等效应力为
2.根据权利要求1所述的基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法，其特征在于步骤三中向待测试管材(I)内充入高压液体介质(8)的压力为30 200MPa。
3.根据权利要求1或2所述的基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法， 其特征在于步骤一和步骤五中采用超声波测厚仪测量待测试管材(I)的壁厚，超声波测厚仪的量程范围是O 20mm，测量精度为O. 01mm。
4.根据权利要求1或2所述的基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法， 其特征在于在步骤一中采用千分尺测量管材的初始壁厚；在步骤五中，将管材的破裂位置切开后采用千分尺测量待测试管材(I)的壁厚。
5.根据权利要求1或2所述的基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法， 其特征在于在步骤四中，采用接触式位移传感器测量胀形过程中待测试管材(I)的胀形高度h，接触式位移传感器的量程范围为O 50_，测量精度为O. 05_。
6.根据权利要求1或2所述的基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法， 其特征在于在步骤四中，采用激光位移传感器测量胀形过程中待测试管材(I)的胀形高度h，激光位移传感器的量程范围为O 50mm，测量精度为O. 01mm。
全文摘要
基于壁厚线性模型的管材力学性能液压胀形测试方法，它涉及一种管材力学性能液压胀形测试方法。本发明为解决现有的管材力学性能液压胀形测试方法存在管材壁厚测量困难和实验不连续的问题。一、测量待测试管材的初始壁厚、待测试管材的外半径和胀形区长度；二、将待测试管材放置到上模具和下模具之间，将待测试管材的两端进行密封；三、向待测试管材内充入高压液体介质；四、实时记录待测试管材胀形过程中的高压液体介质的压力和胀形高度，直至待测试管材破裂；五、测量待测试管材破裂点的壁厚根据壁厚线性模型通过计算获得胀形过程中每一时刻的壁厚；六、通过计算获得管材的等效应力应变曲线。本发明用于管材力学性能液压胀形测试。
文档编号G01N3/12GK103048203SQ201310025858
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者苑世剑, 林艳丽, 何祝斌 申请人:哈尔滨工业大学