CN103698212A - 一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法 - Google Patents

Abstract

一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法，它涉及一种管材环向变形性能的测定方法，以解决现有的实验方法无法直接测定环向和轴向性能差异明显的管材环向的厚向异性系数，进而无法全面、准确描述具有各向异性特征管材的变形性能的问题，所述厚向异性系数直接测定方法的主要步骤是：步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件；步骤二、将待测环形拉伸试件装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验；步骤三、根据记录的轴向和环向应变数据，得到待测管材的环向厚向异性系数。本发明用于管材的厚向异性系数测定。

Description

一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法

技术领域

本发明涉及一种管材环向变形性能的测定方法，具体涉及一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法。

背景技术

在利用截面为圆形的管坯成形复杂管状零件时，常需要根据材料的性能来制定具体成形工艺。对于以胀形变形为主的情况（如管材内高压成形），管材主要发生直径变大、环向伸长的变形。此时，管材的环向力学性能，诸如屈服强度、抗拉强度、延伸率以及应变硬化指数等是确定胀形压力、胀形速率等工艺参数的重要基础。此外，对于胀形变形量较大的情况，还需要关注管材的环向变形性能，特别是管材在胀形变形过程中的壁厚减薄趋势。因为壁厚减薄越快，管材越容易发生破裂。管材环向的壁厚减薄趋势可以用环向厚向异性系数，即r值来表征。环向厚向异性系数越大，说明胀形时壁厚越不容易减薄，管材越不容易破裂，反之亦然。

为确定管材的环向力学性能，目前主要采用传统的平板试样单向拉伸的实验方法，即从待测试管材上截取环形试样并展平，然后按平板试样的测试标准制备试样并进行测试。这种方法简单易行，有现成的实验标准供参考，所以常被采用。但是，由于这种方法需要将初始呈环形的试样展平后再进行测试，展平过程将对测试结果产生无法估计的影响。

为了更为准确地获得管材环向的力学性能，经文献检索，专利号为ZL200610010154.4的发明专利提出了一种管材环向拉伸性能测试方法，该方法通过直接拉伸沿管材环向切取的环形试样，避免了由环形试样制备成平板试样过程中材料的变形，实验过程中试样保持原始的环形形状，所以可以获得准确的环向力学性能。

对于管材的环向变形性能，如管材环向的厚向异性系数，同样没有专用的测试方法。目前，为了简化，一种处理方法是假设管材环向和轴向的后向异性系数相同。此时，只要采用标准的实验方法测试管材的轴向厚向异性系数即可。这种简化处理，对于环向性能和轴向性能差异不大的管材是可以接受的。但是对于环向和轴向性能差异明显的管材，如铝合金、镁合金挤压管，则并不适用。另一种处理方法是沿着管材环向切取试样并展平后，采用平板试样的实验方法测试管材环向的厚向异性系数。显然，因为同样存在试样展平的过程，最终所获得结果也不可靠。

为了更为全面地测试和评价管材的环向变形性能，需要建立一种能直接获得管材环向变形性能特别是环向厚向异性系数的方法。

发明内容

本发明是为解决现有的实验方法无法直接测定环向和轴向性能差异明显的管材环向的厚向异性系数，进而无法全面、准确描述具有各向异性特征管材的变形性能的问题，提供一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件，环形拉伸试件上加工有测试段，测试段的宽度小于环形拉伸试件其它弧段的宽度，环形拉伸试件的测试段的宽度为9mm-21mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件的曲率保持不变；

所述试验模具包括上夹具、下夹具和两个D形块，上夹具和下夹具上分别加工有半弧形凹槽，两个半弧形凹槽对接后的圆形槽与环形拉伸试件相匹配；所述变形测量单元为引伸计测量系统或应变片测试系统，所述应变片测试系统包括两个电阻应变片及与应变片通讯连接的电阻应变仪；所述引伸计测量系统包括轴向引伸计和横向引伸计；

环向拉伸实验时，将环形拉伸试件安装在圆形槽内，两个D形块置于环形拉伸试件内，其中一个D形块的弧形面与环形拉伸试件的内弧面的上弧面接触，另一个D形块的弧形面与环形拉伸试件的内弧面的下弧面接触，上夹具和下夹具分别与相应的D形块固接，将轴向引伸计和横向引伸计分别夹持在所述测试段上，或者将两个电阻应变片粘贴在测试段的外弧面上，其中一个电阻应变片测轴向应变，另外一个电阻应变片测环向应变，然后，将上夹具和下夹具置于拉伸试验机上对环形拉伸试件进行拉伸实验，拉伸试验机以0.8-1.2mm/min的速率匀速拉伸，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件，根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

本发明的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件，环形拉伸试件上加工有测试段，测试段的宽度小于环形拉伸试件其它弧段的宽度，环形拉伸试件的测试段的宽度为10mm或20mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件的曲率保持不变；

所述试验模具试验模具为胀形试验装置，所述胀形试验装置包括圆管、带有螺纹通孔的两个底座和两个空心螺杆，所述圆管的长度是环形拉伸试件宽度的3倍；所述变形测量单元为引伸计测量系统或或应变片测试系统，所述引伸计测量系统包括轴向引伸计和横向引伸计；所述应变片测试系统包括两个电阻应变片及与应变片通讯连接的电阻应变仪；

环向拉伸实验时，先将环形拉伸试件滑动套装在圆管的中部，将圆管的两端固定密封在两个底座的螺纹通孔处，将两个空心螺杆分别旋拧在两个螺纹孔内，将轴向引伸计和横向引伸计分别夹持在所述测试段上，或者将两个电阻应变片粘贴在测试段的外弧面上，其中一个电阻应变片测轴向应变，另外一个电阻应变片测环向应变；然后，向两个空心螺杆内同时注入充液，利用圆管的胀形力使环形拉伸试件拉伸变形，充液压力控制在15-25Mpa之间，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件，根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

本发明的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件，环形拉伸试件上加工有测试段，测试段的宽度小于环形拉伸试件其它弧段的宽度，环形拉伸试件的测试段的宽度为10mm或20mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件的曲率保持不变；

所述试验模具为三爪卡盘，所述变形测量单元为引伸计测量系统或或应变片测试系统，所述引伸计测量系统包括轴向引伸计和横向引伸计；所述应变片测试系统包括两个电阻应变片及与应变片通讯连接的电阻应变仪；

环向拉伸实验时，先将环形拉伸试件的内表面安装在三个卡爪上，将轴向引伸计和横向引伸计分别夹持在所述测试段上，或者将两个电阻应变片粘贴在测试段的外弧面上，其中一个电阻应变片测轴向应变，另外一个电阻应变片测环向应变；然后，转动三爪卡盘上的小齿轮实现环形拉伸试件的拉伸变形，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件，根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

本发明的有益效果是：一、本发明直接从待测试管材上截取环形拉伸试件进行拉伸试验，不同于现有厚向异性系数测试方法，直接进行环向拉伸试验，保证拉伸时试样与试验模具紧密贴合，拉伸过程中与模具接触的环形拉伸试件曲率保持不变，发生纯粹的环向拉伸变形，不存在拉弯、拉直等状态，所得结果比传统的展平后进行单向拉伸要更为直接可靠，也避免了用轴向的厚向异性系数来近似代替所产生的误差，测定精度提高了10%以上；二、本发明直接从待测试管材上截取环形拉伸试件进行拉伸试验，没有因中间的试样制备过程，降低了试件的塑性变形能力，所以试件可发生较大变形程度的均匀塑性变形，为计算环向厚向异性指数提供了更为丰富的实验数据；三、本发明的方法简单易行，设计合理，通用性好，成本低，成本降低了15%以上。

附图说明

图1为本发明轴向引伸计和横向引伸计作为变形测量单元测定管材环向后向异性系数状态示意图，图2为本发明采用应变片作为变形测量单元测定管材环向后向异性系数状态示意图，图3为上夹具、下夹具和D形块固定环形拉伸试件的结构示意图，图4为采用D形块拉伸环形拉伸试件的状态示意图，图5为采用胀形试验装置作为试验模具拉伸环形拉伸试件的状态示意图，图6为三爪卡盘结构示意图，图7为采用三爪卡盘作为试验模具拉伸环形拉伸试件的状态示意图，图8为实施例中的轴向应变和横向应变得到的拟合直线图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明，本实施方式的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件1，环形拉伸试件1上加工有测试段1-1，测试段1-1的宽度小于环形拉伸试件1其它弧段的宽度，环形拉伸试件1的测试段1-1的宽度为10mm或20mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件1装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件1的曲率保持不变；

所述试验模具包括上夹具5、下夹具14和两个D形块6，上夹具5和下夹具14上分别加工有半弧形凹槽，两个半弧形凹槽对接后的圆形槽与环形拉伸试件1相匹配；所述变形测量单元为引伸计测量系统或应变片测试系统，所述应变片测试系统包括两个电阻应变片4及与应变片通讯连接的电阻应变仪；所述引伸计测量系统包括轴向引伸计2和横向引伸计3；

环向拉伸实验时，将环形拉伸试件1安装在圆形槽内，两个D形块6置于环形拉伸试件1内，其中一个D形块6的弧形面与环形拉伸试件1的内弧面的上弧面接触，另一个D形块6的弧形面与环形拉伸试件1的内弧面的下弧面接触，上夹具5和下夹具14分别与相应的D形块6固接，将轴向引伸计2和横向引伸计3分别夹持在所述测试段1-1上，或者将两个电阻应变片4粘贴在测试段1-1的外弧面上，其中一个电阻应变片4测轴向应变，另外一个电阻应变片4测环向应变，然后，将上夹具5和下夹具14置于拉伸试验机8上对环形拉伸试件1进行拉伸实验，拉伸试验机8以0.8-1.2mm/min的速率匀速拉伸，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件1，根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

本实施方式的有益效果是：本实施方式优先选用美国艾司隆的Epsilon3542型轴向引伸计和济南纳克工贸有限公司生产的YYJ-10型横向引伸计作为变形测量单元，实时记录试样拉伸变形情况，在本实施方式中，只需用配套的常用引伸计夹持试样就可精确测量轴向和横向的应变，数据可直接输入到拉伸测试软件进行处理；在本实施方式中，其中应变片为中航电测仪器股份有限公司生产的大量程TA120-5AA(%)-C型应变片，输出采用TS3890型数字程控电阻应变仪，在待测环形拉伸试件的测试段上粘贴应变片，优先选用量程约为15%的大量程应变片，以保证所测数据包含试样均匀变形阶段，将应变片连接到数字程控电阻应变仪上，可直接输出实验数据和应变曲线；本实施方式的试验模具结构简单、容易制作、通用性好，实验过程中影响因素少，同时实验可在通用拉伸试验机上进行，无需采用其他的专用试验设备，因此该方法简单易行、成本低。利用苏州拓博机械设备有限公司生产的TH-8100S型拉伸试验机上进行加载实验，实验时拉伸试验机以0.8-1.2mm/min的速率匀速拉伸，保证了变形缓慢均匀进行。在本实施方式中，可采用嵌块7将D形块和上、下夹具固定，拉伸时环形拉伸试件始终与D形块表面接触，变形时试样的曲率不发生改变，保证发生纯粹的环向拉伸，且该拉伸试验机可方便调节加载速度及应变速率等参数，实验不需要额外的专用加载设备，结构简单易行且可控程度高，此方法简单易行，准确度提高了11%，结果可靠。

具体实施方式二：结合图4说明，本实施方式所述拉伸试验机8以1mm/min的速率匀速拉伸。如此设置，能更好地保证环形拉伸试件的变形缓慢均匀进行，测试结果更加准确，准确度提高了15%。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图2和图5说明，本实施方式的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件1，环形拉伸试件1上加工有测试段1-1，测试段1-1的宽度小于环形拉伸试件1其它弧段的宽度，环形拉伸试件1的测试段1-1的宽度为10mm或20mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件1装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件1的曲率保持不变；

所述试验模具试验模具为胀形试验装置，所述胀形试验装置包括圆管9、带有螺纹通孔的两个底座10和两个空心螺杆12，所述圆管9的长度是环形拉伸试件宽度的3倍；所述变形测量单元为引伸计测量系统或或应变片测试系统，所述引伸计测量系统包括轴向引伸计2和横向引伸计3；所述应变片测试系统包括两个电阻应变片4及与应变片通讯连接的电阻应变仪；

环向拉伸实验时，先将环形拉伸试件滑动套装在圆管的中部，将圆管9的两端固定密封在两个底座10的螺纹通孔处，将两个空心螺杆12分别旋拧在两个螺纹孔内，将轴向引伸计2和横向引伸计3分别夹持在所述测试段1-1上，或者将两个电阻应变片4粘贴在测试段1-1的外弧面上，其中一个电阻应变片4测轴向应变，另外一个电阻应变片4测环向应变；然后，向两个空心螺杆12内同时注入充液，利用圆管的胀形力使环形拉伸试件1拉伸变形，充液压力控制在15-25Mpa之间，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件1，根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

本实施方式的有益效果是：本实施方式优先选用美国艾司隆的Epsilon3542型轴向引伸计和济南纳克工贸有限公司生产的YYJ-10型横向引伸计作为变形测量单元，实时记录试样拉伸变形情况。在本实施方式中，只需用配套的常用引伸计夹持试样就可精确测量轴向和横向的应变，数据可直接输入到拉伸测试软件进行处理；在本实施方式中，其中应变片为中航电测仪器股份有限公司生产的大量程TA120-5AA(%)-C型应变片，输出采用TS3890型数字程控电阻应变仪，在待测环形拉伸试件的测试段上粘贴应变片，优先选用量程约为15%的大量程应变片，以保证所测数据包含试样均匀变形阶段，将应变片连接到数字程控电阻应变仪上，可直接输出实验数据和应变曲线；本实施方式的试验模具结构简单、容易制作、通用性好，实验过程中影响因素少，无需采用其他的专用试验设备，因此该方法简单易行、成本低。本实施方式实验时，可采用螺母11旋拧在螺杆12上来固定底座，利用增压剂缓慢加压，利用管材胀形时提供的均匀环向压力使环形拉伸试件变形，此过程中保持环形拉伸试件曲率完全不发生改变，环形拉伸试件以轴线为中心，缓慢均匀地向外膨胀，变形轨迹为一组同心圆，是最理想的实验状态，测试结果准确可靠，准确度提高了14%，实验可操作性强。

具体实施方式四：结合图6-图7说明，本实施方式的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件1，环形拉伸试件1上加工有测试段1-1，测试段1-1的宽度小于环形拉伸试件1其它弧段的宽度，环形拉伸试件1的测试段1-1的宽度为10mm或20mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件1装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件1的曲率保持不变；

所述试验模具为三爪卡盘13，所述变形测量单元为引伸计测量系统或或应变片测试系统，所述引伸计测量系统包括轴向引伸计2和横向引伸计3；所述应变片测试系统包括两个电阻应变片4及与应变片通讯连接的电阻应变仪；

环向拉伸实验时，先将环形拉伸试件1的内表面安装在三个卡爪上，将轴向引伸计2和横向引伸计3分别夹持在所述测试段1-1上，或者将两个电阻应变片4粘贴在测试段1-1的外弧面上，其中一个电阻应变片4测轴向应变，另外一个电阻应变片4测环向应变；然后，转动三爪卡盘13上的小齿轮实现环形拉伸试件1的拉伸变形，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件1，根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

本实施方式的有益效果是：本实施方式优先选用美国艾司隆的Epsilon3542型轴向引伸计和济南纳克工贸有限公司生产的YYJ-10型横向引伸计作为变形测量单元，实时记录试样拉伸变形情况。在本实施方式中，只需用配套的常用引伸计夹持试样就可精确测量轴向和横向的应变，数据可直接输入到拉伸测试软件进行处理；在本实施方式中，其中应变片为中航电测仪器股份有限公司生产的大量程TA120-5AA(%)-C型应变片，输出采用TS3890型数字程控电阻应变仪，在待测环形拉伸试件的测试段上粘贴应变片，优先选用量程约为15%的大量程应变片，以保证所测数据包含试样均匀变形阶段，将应变片连接到数字程控电阻应变仪上，可直接输出实验数据和应变曲线；本实施方式的试验模具结构简单、容易制作、通用性好，实验过程中影响因素少，无需采用其他的专用试验设备，因此该方法简单易行、成本低。拉伸实验时根据环形拉伸试件内径大小对三个卡爪进行适当切削，以保证环形拉伸试件刚好紧贴卡爪，可利用低转速电动机作为动力旋转小齿轮，带动卡爪缓慢均匀向外移动，达到均匀变形的目的，此时环形拉伸试件在多向拉力作用下平衡，比受两向拉力作用时变形更均匀稳定，测试结果准确，准确度提高了12%，且操作简单，电动机转速控制60-100r/min。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式的环形拉伸试件（1）的测试段（1-1）的宽度为10mm。如此设置，测试结果更加准确，准确度提高了15%。其它步骤和参数与具体实施方式一、三或四相同。

工作原理

结合图1-图7说明，厚向异性系数，也叫塑性应变比，简称r值，是评定板料及管材压延类成形性能的一个重要参数，其定义为：将金属薄板试样单轴拉伸到产生均匀塑性变形时，宽度方向的真实应变ε_b与厚度方向的真实应变ε_t之比，即r=ε_b/ε_t。由于厚度方向变形不易测量，因此常通过测量长度方向的应变ε_l来间接获得。可参考以下方法进行计算：首先，选取一定的塑性应变范围，计算出在此应变范围内的塑性应变比m_r'=ε_b/ε_l；然后，在已确定的塑性应变范围的上下限画两条竖直线，在上下限的范围内做通过原点的线性回归，求出回归直线的斜率m_r；最后，根据公式（1）推出厚向异性系数r的计算公式（2）。

$m_r=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_b}{{\mathrm{\ϵ}}_l}=-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_b}{{\mathrm{\ϵ}}_b+{\mathrm{\ϵ}}_t}=-\frac{r}{1+r}---\left(1\right)$

$r=-\frac{m_r}{1+m_r}---\left(2\right)$

实施例

结合图1、图3和图4说明，表1为某铝合金管材采用D形块拉伸及采用轴向引伸计和横向引伸计组成的应变测量单元进行环向拉伸试件的换向拉伸试验所得到的试验数据，将其绘制成曲线，并用线性回归直线拟合，如图8所示，其中波浪线表示实验曲线，直线表示拟合曲线。由图8可得到拟合直线斜率m_r=-0.30644，根据公式可得到r=0.442，即该铝合金的环向厚向异性系数为0.442。

表1、环向拉伸试件实验数据表

Claims (5)

1.一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法，其特征在于：所述厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件（1），环形拉伸试件（1）上加工有测试段（1-1），测试段（1-1）的宽度小于环形拉伸试件（1）其它弧段的宽度，环形拉伸试件（1）的测试段（1-1）的宽度为9mm-21mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件（1）装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件（1）的曲率保持不变；

所述试验模具包括上夹具（5）、下夹具（14）和两个D形块（6），上夹具（5）和下夹具（14）上分别加工有半弧形凹槽，两个半弧形凹槽对接后的圆形槽与环形拉伸试件（1）相匹配；所述变形测量单元为引伸计测量系统或应变片测试系统，所述应变片测试系统包括两个电阻应变片（4）及与应变片通讯连接的电阻应变仪；所述引伸计测量系统包括轴向引伸计（2）和横向引伸计（3）；

环向拉伸实验时，将环形拉伸试件（1）安装在圆形槽内，两个D形块（6）置于环形拉伸试件（1）内，其中一个D形块（6）的弧形面与环形拉伸试件（1）的内弧面的上弧面接触，另一个D形块（6）的弧形面与环形拉伸试件（1）的内弧面的下弧面接触，上夹具（5）和下夹具（14）分别与相应的D形块（6）固接，将轴向引伸计（2）和横向引伸计（3）分别夹持在所述测试段（1-1）上，或者将两个电阻应变片（4）粘贴在测试段（1-1）的外弧面上，其中一个电阻应变片（4）测轴向应变，另外一个电阻应变片（4）测环向应变，然后，将上夹具（5）和下夹具（14）置于拉伸试验机（8）上对环形拉伸试件（1）进行拉伸实验，拉伸试验机（8）以0.8-1.2mm/min的速率匀速拉伸，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件（1），根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

2.根据权利要求1所述的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法，其特征在于：所述拉伸试验机（8）以1mm/min的速率匀速拉伸。

3.一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法，其特征在于：所述厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件（1），环形拉伸试件（1）上加工有测试段（1-1），测试段（1-1）的宽度小于环形拉伸试件（1）其它弧段的宽度，环形拉伸试件（1）的测试段（1-1）的宽度为9mm-21mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件（1）装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件（1）的曲率保持不变；

所述试验模具试验模具为胀形试验装置，所述胀形试验装置包括圆管（9）、带有螺纹通孔的两个底座（10）和两个空心螺杆（12），所述圆管（9）的长度是环形拉伸试件宽度的3倍；所述变形测量单元为引伸计测量系统或或应变片测试系统，所述引伸计测量系统包括轴向引伸计（2）和横向引伸计（3）；所述应变片测试系统包括两个电阻应变片（4）及与应变片通讯连接的电阻应变仪；

环向拉伸实验时，先将环形拉伸试件滑动套装在圆管的中部，将圆管（9）的两端固定密封在两个底座（10）的螺纹通孔处，将两个空心螺杆（12）分别旋拧在两个螺纹孔内，将轴向引伸计（2）和横向引伸计（3）分别夹持在所述测试段（1-1）上，或者将两个电阻应变片（4）粘贴在测试段（1-1）的外弧面上，其中一个电阻应变片（4）测轴向应变，另外一个电阻应变片（4）测环向应变；然后，向两个空心螺杆（12）内同时注入充液，利用圆管的胀形力使环形拉伸试件（1）拉伸变形，充液压力控制在15-25Mpa之间，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件（1），根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式

得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

4.一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法，其特征在于：所述厚向异性系数直接测定方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、从待测管材上截取环状坯料并制备成环形拉伸试件（1），环形拉伸试件（1）上加工有测试段（1-1），测试段（1-1）的宽度小于环形拉伸试件（1）其它弧段的宽度，环形拉伸试件（1）的测试段（1-1）的宽度为9mm-21mm；

步骤二、将待测环形拉伸试件（1）装夹在试验模具上，并连接好变形测量单元，进行环向拉伸实验，实时记录变形测量单元测得的轴向和环向应变数据，拉伸过程中与试验模具接触的环形拉伸试件（1）的曲率保持不变；

所述试验模具为三爪卡盘（13），所述变形测量单元为引伸计测量系统或或应变片测试系统，所述引伸计测量系统包括轴向引伸计（2）和横向引伸计（3）；所述应变片测试系统包括两个电阻应变片（4）及与应变片通讯连接的电阻应变仪；

环向拉伸实验时，先将环形拉伸试件（1）的内表面安装在三个卡爪上，将轴向引伸计（2）和横向引伸计（3）分别夹持在所述测试段（1-1）上，或者将两个电阻应变片（4）粘贴在测试段（1-1）的外弧面上，其中一个电阻应变片（4）测轴向应变，另外一个电阻应变片（4）测环向应变；然后，转动三爪卡盘（13）上的小齿轮实现环形拉伸试件（1）的拉伸变形，以20Hz的频率实时记录轴向和环向应变数据；

步骤三、当环形拉伸试件变形量达到15%时结束实验，取出环形拉伸试件（1），根据记录的轴向和环向应变数据，求得m_r，并按照公式得到待测管材的环向厚向异性系数r，其中m_r为环形拉伸试件的测试段的轴向应变和环向应变拟合得到的回归直线的斜率。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法，其特征在于：环形拉伸试件（1）的测试段（1-1）的宽度为10mm。

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