T-CSTM 00830-2023 金属材料 管 双向加载试验方法

Metallicmaterials—Tube2023-12-22发布I请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。向应力-应变曲线。依据本文件给出的方法获得的结果能够准确地反映金属管弹塑性变形特性和力学特1重要提示：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符本文件适用于壁厚不小于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）的双向加载试验。径厚比为10~20的圆形截面薄壁金属管也可以参考本文件GB/T38719金属材料管测定双轴应力-应变曲线的液压胀形试验方法向试样内部充入一定压力的液体介质，并在试样端部施加轴向拉力或压力，实现试样在双向应力变形区中间区域middleareaofthedeformingzone变形区中间点intermediatepointofthedeformingzoneα2双向应力-应变曲线stress-straincurvesun4符号及说明dθDoF轴向载荷（F>0为拉力，F<0为压力）N12LLoLcpRmα/EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(s),z)/EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(s),θ)////ρθAρzAσzσθ将试样两端密封并采用卡具与试样端部连接，利用液体介质对试样施加内压力的同时通过卡具施中间点的轴向和环向应力分量、应变分量，绘制出双向应力-应变曲线，确定试样材料的单位体积塑性），），双向加载试验所用设备应能够同时对试样施加轴向和环向载荷，并符合附录A的规4L=Lo+2Lc………………（1）7.4试样的端面垂直度，即端面相对于其轴线的垂直度不7.5试样外表面应清理干净并喷涂散斑，具体喷涂方法及注意7.6制样过程中应避免试样产生变形并保证试样表面无划痕、裂纹7.7对于不同种类（无缝管、焊管等）的试样制备的8.1试验时应记录试验温度，试验一般在10℃~35℃下进行，试验过程温度波动应不大于±3℃。8.4对试验所用卡具、塞头进行必要的清洗，检查压力控制系统和轴向加载单元能否正常运行和压力8.5将安装有密封圈的塞头从端部放入准备好的试样两端实现密封，将卡具与试样端部连接，然后将卡具与试验设备的轴向加载单元连接，连接时将8.3标记的平均壁厚位置正对DIC系统的CCD镜头。8.7通过压力系统向试样内部预填充液体，排除试样内部的气体，防止试样破裂时气体瞬间释放引起8.8启动试验设备，轴向加载单元施加拉伸或压缩载荷，压力系统向试样内部充入不同压力的液体介力路径或应变路径加载。推荐的应变速率范围为0.0001s-1~0.01s-1。半径及实时壁厚数据。当达到指定的应力或应变，或试样破裂，或轴向压缩失稳，9.1.1需要求解的曲率半径为变形区标记点）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9.1.3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变形区中间点的轴向曲率9.1.4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变形区中间点的环向曲率9.1.5必要时，也可协商采用其他拟合方法或计算方法确定曲率半径。9.2应变的确定变形区中间点的外表面轴向和环向应变分量(εEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(s),z),εEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(s),θ))可以由DIC测量系统直接输出，利用公式根据体积不变原理按公式（3）计算得到变形区中间点的厚向应变(εt)：εt=-εθ-εz……………（3）9.3壁厚的确定6tA=toexp(εt)=toexp(-εθ-εz)………………（4）9.4应力的确定薄壁管试样中性层上轴向和环向的应力分量由9.5双向应力-应变曲线的确定示例：如图3所示是6061-T4铝合金无缝挤压管在不同双向应力状态下得到的轴向和环向应力-应变a)σ:σ=1:1线性应力路径加载b)σ:σ=-1:2线性应力路径加载9.6屈服轨迹的确定78试验设备平稳，波动不宜超过±0.05MPa，所提供的液体压力p应满足式（A.1），其中轴向抗拉强度Rm按照p>…………oF>πDotoRm………（A.2）A.4试验设备应配备一个试样内部液体压力测量系统。从最大测量压力值的10％起，测量A.7在试验过程中，采用DIC系统测量试——第3步，待上一步白色底漆将要晾干时喷涂黑色散斑图B.1参考散斑图案哑光自喷漆进行喷涂。喷涂散斑后的试样应尽快进行试验测试，防止久置试样表面的散斑质量会对测量产生影响，因此，被测试样表面所喷涂的散斑应满足以下要求：c）试样表面特征需要有良好的对比度，以保证图像匹配精a）不合格的低对比度散斑b）干扰点过大的高对比度散斑为保证双向加载试验时能够施加足够的轴向拉伸载荷并满足密封性要求，对试样制备给出如下建a)对于外表面光滑的无缝管和焊管，为了能够通过卡具对薄壁管试样施加足够的拉伸载荷，需b)对于焊管，特别是无填充焊丝的激光焊管，焊缝区域与邻近母材间存在明显壁厚差。建议对确定符合金属管成形特点的屈服准则，有利于提高金属管成形过程中有限元计算的预测精度。金属管塑性变形功的测量方法见图D.1。首先进行沿试样轴向的单向拉伸试验，以获得的单轴真实应力-应变曲线作为参考确定某一应变εEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(p),o)（也即是等效应变）对应的单位体积塑性功Wo。Wo的数值为真实应力-真实塑性应变曲线与坐标轴和直线ε=εEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(p),o)所围成的面积值，如图D.1a）所示。然后，计算任意双向应力状态下各应力分量的塑性功Wz和Wθ,如图D.1b)所示。当满足公式（D.1）时表示塑性功相等。最后，将多组塑性功相等的应力点(σz,σθ)绘制在主应力空间中形成塑性功等值线，也即表示材EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(p),o)本文件起草单位：大连理工大学、哈尔滨工业大学、沈阳飞机工业（集团）有限公司、上海[1]GB/T15825.2金[2]GB/T38684金属材料薄板和薄带双轴应力-应变曲线胀形试验[3]张坤.各向异性铝合金薄壁管全应力域屈服特性与本构模型[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学博士[4]HwangYM,LinYKProcess[J].JournalofMaterialsProces[5]HwangYM,LinYK.AnalysisofEffectsoftheTubularMaterial[J].InternationalInternationalJournalofMachineToolsandManufacture,2007,47(2):343-35[7]HwangYM,LinYK.EvaluationofFlowStressesofTubularMaterialsConsiEffectsbyHydraulicBulgeTests[J].JournaloHydraulicBulgeTestsConsidstresscomponentsandbulgingzoneprofile.InternationalJournalofMechanicalSciences,2014.87:p.[10]HeZB,YuanSJ,forpolethicknessanditsapplication.InternationalJournalofMechanicalSciences[11]Zhan