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专利号: 2024111589136
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属板材电辅助拉伸试验的非热效应解耦分析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、制备金属板材的标准拉伸试样,在标准拉伸试样的表面涂抹上一层防氧化涂料,烘干后再喷涂一层耐高温黑漆以增加其表面发射率,最后喷涂Al2O3颗粒形成高质量耐高温散斑;

S2、将处理后的标准拉伸试样夹持在万能试验机的一对绝缘夹头上,将标准拉伸试样的非标距段伸出部分分别夹持在一对绝缘夹头内的两个电极夹内,启动万能试验机对拉伸试样进行预紧拉伸,至试验力达到50‑100N;

S3、设置万能试验机的加载幅值曲线为以预设的应变速率 进行先加载位移 再卸载位移 的循环加载‑卸载曲线, ,并设置红外热成像仪与高温DIC分别记录试样温度及应变变化规律;

S4、在设定的加载幅值曲线控制程序下进行常温不通电、不冷却电辅助及强制冷却电辅助条件下的金属板材循环加载‑卸载拉伸试验并获得相应的循环加载‑卸载拉伸本构曲线;

本步骤中,强制冷却电辅助条件下的金属板材循环加载‑卸载拉伸试验中的强制冷却的实现是通过与两台空压机相连接的两个对称设置于标准拉伸试样两侧的喷头进行的,喷头的气流喷射位置在标准拉伸试样的标距段侧面中部;

S5、在万能试验机上装配等温炉,启动拉伸试验机与等温炉开展不同温度下恒温恒应变速率拉伸试验,恒应变速率与步骤S3中预设的应变速率 相同,获得给定应变条件下由温度参数导致的流动应力降与温度之间的定量关系;

本步骤中,所采用的等温炉为三段式电阻加热形式,并在炉膛内的不同位置设置三根热电偶及温控系统进行温度检测与反馈控制,温度测试范围为室温~900℃,在温度测试范围内至少进行五组等温度间隔的等温拉伸试验,试验结束后采用多项式拟合方法建立给定应变下单向拉伸热相关应力降与温度、应变之间的函数关系,计算方法为:,其中 为给定应变下常温拉伸流

动应力、 为目标温度下等温拉伸流动应力;

S6、完成电辅助循环加载‑卸载拉伸试验和等温单向拉伸试验后,关闭试验装置并取下完成拉伸过程的拉伸试样;

S7、利用应力降与温度之间的定量关系算出每组电流参数下强制冷却电辅助循环加载‑卸载拉伸试验中每一时刻的热相关应力降 ,并修正电辅助循环加载‑卸载曲线,排除循环加载‑卸载拉伸后期不可控温升的影响;

本步骤中,利用等温拉伸数据拟合得到的应力降与温度之间的定量关系计算每组电流参数下强制冷却电辅助循环加载‑卸载拉伸试验中每一时刻的热相关应力降,计算过程中的累积应变条件相同,即第i次循环加载‑卸载拉伸条件下拉伸应变 下的流动应力采用 应变下的热相关流动应力降 来修正计算,其中 为修正系数, , 为开始第一次卸载前的初始应变;

具体的修正公式为: ,其中

和 分别为修正的及未修正的强制冷却下电辅助循环加载‑卸载拉伸流动应力;

S8、设给定应变下常温、修正的强制冷却电辅助、不冷却电辅助循环加载‑卸载拉伸三种试验模式下对应的第i次循环流动应力分别为 、 、 ,求解非热效应导致的应力降为 ,热效应导致的应力

降为 。

2.根据权利要求1所述的一种金属板材电辅助拉伸试验的非热效应解耦分析方法,其特征在于:在步骤S1中,所述金属板标准拉伸试样的标距段规格尺寸为宽6 mm、长32 mm、厚

1.0~1.5mm,防氧化涂料的烘干温度不小于200℃,喷涂的Al2O3颗粒粒径为5μm,标准拉伸试样的可靠使用温度范围为室温~1200℃。

3.根据权利要求1所述的一种金属板材电辅助拉伸试验的非热效应解耦分析方法,其特征在于:在步骤S2中,启动万能试验机对拉伸试样进行预紧,待试验力达到50~100N时预紧拉伸结束,停止加载。

4.根据权利要求1所述的一种金属板材电辅助拉伸试验的非热效应解耦分析方法,其‑1特征在于:在步骤S3中,预设的应变速率 为0.01s ,加载位移 为2.2mm,卸载位移为1.8mm,红外热成像仪与高温DIC的温度检测范围为‑20~1200℃。

5.根据权利要求1所述的一种金属板材电辅助拉伸试验的非热效应解耦分析方法,其特征在于:在步骤S4中,不冷却电辅助及强制冷却电辅助条件下的金属板材循环加载‑卸载

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拉伸试验过程脉冲电流发生器的脉冲电流参数设置为:脉冲电流密度14A/mm~20A/mm 、脉冲电流脉宽100μs、频率500Hz,标准拉伸试样的温升最高不超过250℃。

6.根据权利要求1所述的一种金属板材电辅助拉伸试验的非热效应解耦分析方法,其特征在于:在步骤S8中,非热效应导致的应力降比率为 。