[go: up one dir, main page]

RU2537341C2 - Method of determining properties of deformation - Google Patents

Method of determining properties of deformation Download PDF

Info

Publication number
RU2537341C2
RU2537341C2 RU2013100296/02A RU2013100296A RU2537341C2 RU 2537341 C2 RU2537341 C2 RU 2537341C2 RU 2013100296/02 A RU2013100296/02 A RU 2013100296/02A RU 2013100296 A RU2013100296 A RU 2013100296A RU 2537341 C2 RU2537341 C2 RU 2537341C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
stresses
intensity
diagram
deformation
Prior art date
Application number
RU2013100296/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013100296A (en
Inventor
Марат Федорович Томилов
Федор Христианович Томилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2013100296/02A priority Critical patent/RU2537341C2/en
Publication of RU2013100296A publication Critical patent/RU2013100296A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2537341C2 publication Critical patent/RU2537341C2/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: flat sample of round shape is loaded with elastic punch in round rigid matrix in several stages, at each of which the intensity of the stress and the intensity of deformations is determines, and the diagram of actual stresses is made.
EFFECT: accuracy and reliability of the test is increased by determining the deformations and stresses in a wide range of plastic deformations directly based on the experimental data.
1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к определению технологических параметров процессов (напряжений, деформаций).The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the determination of technological parameters of processes (stresses, strains).

Известен способ определения диаграмм истинных напряжений металлических материалов путем механических испытаний на растяжение [1]. При этом получают так называемую машинную диаграмму в координатах усилие-удлинение, на основании которой путем специального графического построения и расчета получают диаграмму истинных напряжений (диаграмму упрочения) в координатах истинное напряжение-деформация.A known method of determining the diagrams of true stresses of metallic materials by mechanical tensile testing [1]. In this case, a so-called machine diagram in the force-elongation coordinates is obtained, on the basis of which, by means of a special graphic construction and calculation, a true stress diagram (hardening diagram) is obtained in coordinates of the true stress-strain.

Определение таких диаграмм встречает большие трудности, связанные с вычислением истинной площади сечения испытуемого образца, соответствующей усилию растяжения в данный момент времени, особенно с момента локализации деформации (образованию шейки).The determination of such diagrams encounters great difficulties associated with calculating the true cross-sectional area of the test sample, corresponding to the tensile force at a given time, especially from the moment of deformation localization (neck formation).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения свойств деформирования, представленный в патенте [2].Closest to the proposed technical solution is a method for determining the properties of deformation, presented in the patent [2].

В данном способе образец в форме пластины подвергается свободному изгибу на двух опорах цилиндрическим пуансоном и полученная машинная диаграмма сравнивается с аналогичными расчетными диаграммами, полученными путем подбора различных моделей кусочно-линейной аппроксимации диаграмм истинных напряжений.In this method, a plate-shaped sample is subjected to free bending on two supports by a cylindrical punch and the resulting machine diagram is compared with similar calculation diagrams obtained by selecting various models of piecewise-linear approximation of true stress diagrams.

Недостатком известного способа является то, что он позволяет построить диаграмму истинных напряжений только при сравнительно небольших пластических деформациях.The disadvantage of this method is that it allows you to build a diagram of true stresses only with relatively small plastic deformations.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности и достоверности испытания, а также на расширение его технологических возможностей.The claimed technical solution is aimed at improving the accuracy and reliability of the test, as well as expanding its technological capabilities.

Это достигается тем, что в способе определения свойств деформирования диаграмму истинных напряжений строят в области как малых, так и больших пластических деформаций, установленных непосредственно по экспериментальным данным.This is achieved by the fact that in the method for determining the deformation properties, a true stress diagram is built in the region of both small and large plastic strains established directly from experimental data.

На чертеже представлена схема проведения испытания: слева от оси симметрии - положение образца перед испытанием, справа - положение образца после испытания.The drawing shows a diagram of the test: to the left of the axis of symmetry - the position of the sample before the test, to the right - the position of the sample after the test.

Способ осуществляют следующим образом. Из листа исследуемого материала вырезают образец 1 в форме диска, на одну из рабочих поверхностей которого наносят делительную сетку. Затем образец размещают на зеркале жесткой круглой матрицы 2. К контейнеру 3, в который помещен эластичный пуансон 4, прикладывают усилие пресса и проводят поэтапную вытяжку образца на заданную глубину. За счет применения в качестве материала пуансона эластичной среды при испытании обеспечивается высокая равномерность распределения давления на рабочей части образца и тем самым в ее пределах реализуется двухосное равномерное растяжение. При этом обеспечивается прижим образца к зеркалу матрицы по всему его контуру, а усилие прижима по ходу деформирования увеличивается.The method is as follows. A sample 1 in the form of a disk is cut from a sheet of the material to be studied, a dividing grid is applied to one of the working surfaces of it. Then the sample is placed on a mirror of a rigid round matrix 2. To the container 3, in which the elastic punch 4 is placed, a press force is applied and the sample is drawn in stages to a predetermined depth. Due to the use of an elastic medium as a punch material during testing, a high uniformity of pressure distribution on the working part of the sample is ensured, and thus biaxial uniform tension is realized within it. In this case, the sample is clamped to the matrix mirror along its entire contour, and the clamping force increases during deformation.

После каждого этапа испытания образец извлекают из матрицы и измеряют его размеры. В процессе вытяжки эластичным пуансоном в жесткую круглую матрицу плоская заготовка преобразуется в сферический сегмент, для которого главные радиусы кривизны в окружном и меридиональном направлениях равныAfter each stage of the test, the sample is removed from the matrix and its dimensions are measured. In the process of drawing an elastic punch into a rigid round matrix, the flat blank is transformed into a spherical segment for which the main radii of curvature in the circumferential and meridional directions are equal

R = h 2 + ( c r ) 2 2 h , ( 1 )

Figure 00000001
R = h 2 + ( c - r ) 2 2 h , ( one )
Figure 00000001

где h - высота сферического сегмента;where h is the height of the spherical segment;

r - радиус галтели образца (радиус вытяжного ребра матрицы);r is the radius of the fillet of the sample (radius of the exhaust rib of the matrix);

с - сумма полухорды сферического сегмента и радиуса галтели.c is the sum of the hemisphere of the spherical segment and the fillet radius.

По величине давления q на образец со стороны эластомера и размерам образца рассчитывают интенсивность напряженийThe pressure intensity q on the sample from the side of the elastomer and the size of the sample calculate the stress intensity

σ 0 = q R 2 t . ( 2 )

Figure 00000002
σ 0 = q R 2 t . ( 2 )
Figure 00000002

Здесь t - толщина образца в полюсе сферического сегмента;Here t is the thickness of the sample at the pole of the spherical segment;

q = 4 P π D k 2 , ( 3 )

Figure 00000003
q = four P π D k 2 , ( 3 )
Figure 00000003

где Р - деформирующее усилие;where P is the deforming force;

Dk - диаметр контейнера с эластичной средой.D k is the diameter of the container with an elastic medium.

Деформированное состояние формуемых сферических сегментов устанавливают методом делительных сеток. По начальным и конечным размерам ячеек делительной сетки на каждом этапе вытяжки определяют окружную εt и меридиональную εm деформации, рассчитывают интенсивность деформацийThe deformed state of the formed spherical segments is established by the method of dividing grids. According to the initial and final sizes of the cells of the dividing grid, at each drawing step, the circumferential ε t and meridional ε m strains are determined, and the strain intensity is calculated

ε 0 = 2 3 ε t 2 ε m 2 ε t ε m ( 4 )

Figure 00000004
ε 0 = 2 3 ε t 2 ε m 2 ε t ε m ( four )
Figure 00000004

и строят диаграмму истинных напряжений в координатах интенсивность напряжений σ0 - интенсивность деформаций ε0.and build a diagram of true stresses in the coordinates of the stress intensity σ 0 - strain intensity ε 0 .

Реализация предлагаемого способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность определения свойств деформирования и расширить его технологические возможности.The implementation of the proposed method will allow, in comparison with the known technical solution, to increase the accuracy and reliability of determining the properties of deformation and expand its technological capabilities.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа.An example of a specific implementation of the proposed method.

Испытания проводили на плоских круглых образцах диаметром 210 мм и толщиной 1,5 мм из алюминиевых сплавов Д16АМ и Д16АТ. Вытяжку проводили на испытательной машине ЦД40 в специальном вытяжном штампе эластичным пуансоном в круглую жесткую матрицу диаметром 70 мм с радиусом вытяжного ребра 10 мм. В качестве эластомера использовали технологическую резину марки 3826 с исходной твердостью 70HSD. Для уменьшения влияния сил трения на результаты испытаний и обеспечения условий однородного двухосного растяжения между образцом и эластомером помещали фторопластовую пленку толщиной 0,4 мм, обладающую хорошими антифрикционными свойствами. С этой же целью между образцом и матрицей размещали полиэтиленовую пленку толщиной 0,1 мм.The tests were carried out on flat circular samples with a diameter of 210 mm and a thickness of 1.5 mm from aluminum alloys D16AM and D16AT. The extract was carried out on a test machine ЦД40 in a special exhaust stamp with an elastic punch in a circular rigid matrix with a diameter of 70 mm with a radius of the exhaust rib of 10 mm. As the elastomer used technological rubber brand 3826 with an initial hardness of 70HSD. To reduce the effect of friction forces on the test results and ensure uniform biaxial tension between the sample and the elastomer, a 0.4 mm thick fluoroplastic film was placed with good antifriction properties. For the same purpose, a 0.1 mm thick polyethylene film was placed between the sample and the matrix.

Для определения интенсивности деформаций до начала испытания на поверхность образцов фотоконтактным способом наносили делительную сетку из системы пересекающихся окружностей диаметром d0=2,6 мм. Так как напряженно-деформированное состояние сферических сегментов, полученных вытяжкой листовых заготовок эластичной средой в круглую жесткую матрицу, близко к двухосному равномерному растяжению, то при установлении деформированного состояния ограничивались определением деформаций трех ячеек, расположенных вблизи полюса сферы. Для этого после вытяжки с помощью инструментального микроскопа БМИ-1, с точностью 0,005 мм измеряли размеры a, b ячеек деформированной делительной сетки соответственно в окружном и меридиональном направлениях.To determine the strain intensity before the test, a dividing grid was applied to the surface of the samples by a photocontact method from a system of intersecting circles with a diameter of d 0 = 2.6 mm. Since the stress-strain state of the spherical segments obtained by stretching the sheet blanks with an elastic medium into a round rigid matrix is close to biaxial uniform stretching, when establishing a deformed state they were limited to determining the strains of three cells located near the pole of the sphere. For this, after drawing using a BMI-1 instrumental microscope, with an accuracy of 0.005 mm, the dimensions a, b of the cells of the deformed dividing grid were measured in the circumferential and meridional directions, respectively.

Окружную εt и меридиональную εm деформации определяли, используя соотношения ε t = ln ( a / d 0 ) ; ε m = ln ( b / d 0 ) . ( 5 )

Figure 00000005
The circumferential ε t and meridional ε m strains were determined using the relations ε t = ln ( a / d 0 ) ; ε m = ln ( b / d 0 ) . ( 5 )
Figure 00000005

Затем по формуле (4) рассчитывали интенсивность деформаций ε0.Then, according to the formula (4), the strain intensity ε 0 was calculated.

По величине деформирующего усилия Р для каждого этапа деформирования по формуле (3) определяли давление q со стороны эластичной среды на образец. Определив размеры t, R полученного при вытяжке сферического сегмента, по формуле (2) устанавливали значение интенсивности напряжений сто и строили диаграммы истинных напряжений для испытанных материалов в области как малых, так и больших пластических деформаций. Предельные значения интенсивности деформаций в предлагаемом способе для исследованных материалов (εопр≈0,8) значительно превышает их уровень, достигаемый при испытании в условиях одноосного растяжения (εопр≈0,2). Применение таких диаграмм позволит повысить точность проектирования операций листовой штамповки и прогнозирования технологических отказов деформационного типа.The pressure q from the side of the elastic medium on the sample was determined by the value of the deforming force P for each stage of deformation by the formula (3). Having determined the sizes t, R obtained by drawing a spherical segment, using the formula (2), we determined the stress intensity value hundred and built true stress diagrams for the tested materials in the region of both small and large plastic deformations. The limiting values of the strain intensity in the proposed method for the studied materials (ε spec ≈ 0.8) significantly exceeds their level achieved when tested under uniaxial tension (ε spec ≈ 0.2). The use of such diagrams will improve the accuracy of designing sheet metal stamping operations and forecasting technological failures of the deformation type.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность определения свойств деформирования. Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность определять диаграммы истинных напряжений в широком диапазоне пластических деформаций и позволяет заменить собой известный способ определения диаграмм истинных напряжений с помощью испытаний на растяжение плоских образцов. Предлагаемый способ не требует применения специального оборудования и в силу простоты его реализации может быть использован в механических лабораториях промышленных предприятий.The proposed method allows to increase the accuracy and reliability of determining the properties of deformation. Using the proposed method provides the ability to determine the true stress diagrams in a wide range of plastic deformations and allows you to replace the known method of determining true stress diagrams using tensile tests of flat samples. The proposed method does not require the use of special equipment and, due to the simplicity of its implementation, can be used in mechanical laboratories of industrial enterprises.

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М., Стандартинформ, 2005.1. GOST 1497-84. Metals Tensile test methods. M., Standartinform, 2005.

2. Патент РФ 2020013, кл. В21D 5/00. 30.09.94, БИ №18.2. RF patent 2020013, cl. B21D 5/00. 09/30/94, BI No. 18.

Claims (1)

Способ определения напряжений при деформировании деталей из листовых металлических материалов, включающий построение диаграммы истинных напряжений при упруго-пластическом воздействии на плоский образец цилиндрическим пуансоном, отличающийся тем, что на одну из рабочих поверхностей плоского образца в виде диска наносят делительную сетку и осуществляют его вытяжку эластичным пуансоном в круглой жесткой матрице с вытяжным ребром с образованием сферического сегмента в несколько этапов с обеспечением прижима образца к зеркалу матрицы по всему контуру, причем на каждом из этапов по величине деформирующего усилия определяют интенсивность напряжений, а методом делительных сеток - интенсивность деформаций, которые используют для построения диаграммы истинных напряжений. A method for determining stresses during deformation of parts made of sheet metal materials, including constructing a diagram of true stresses under elastic-plastic impact on a flat sample with a cylindrical punch, characterized in that a dividing grid is applied to one of the working surfaces of the flat sample in the form of a disk and it is stretched by an elastic punch in a round rigid matrix with an exhaust rib with the formation of a spherical segment in several stages, ensuring the sample is pressed against the matrix mirror along the entire circuit, and at each stage, the intensity of the stresses is determined by the magnitude of the deforming force, and the strain rate, which is used to build a true stress diagram, is determined by the method of dividing grids.
RU2013100296/02A 2013-01-09 2013-01-09 Method of determining properties of deformation RU2537341C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013100296/02A RU2537341C2 (en) 2013-01-09 2013-01-09 Method of determining properties of deformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013100296/02A RU2537341C2 (en) 2013-01-09 2013-01-09 Method of determining properties of deformation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013100296A RU2013100296A (en) 2014-07-20
RU2537341C2 true RU2537341C2 (en) 2015-01-10

Family

ID=51214901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013100296/02A RU2537341C2 (en) 2013-01-09 2013-01-09 Method of determining properties of deformation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537341C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0435722A1 (en) * 1989-12-18 1991-07-03 Sollac Method and device for forming a sheet metal blank in particular for producing a mask for a cathode ray tube
RU2020013C1 (en) * 1991-10-21 1994-09-30 Куклин Олег Сергеевич Method for determination of deformation characteristics
RU2319945C1 (en) * 2006-09-25 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" Method of building diagram of deforamtion of material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0435722A1 (en) * 1989-12-18 1991-07-03 Sollac Method and device for forming a sheet metal blank in particular for producing a mask for a cathode ray tube
RU2020013C1 (en) * 1991-10-21 1994-09-30 Куклин Олег Сергеевич Method for determination of deformation characteristics
RU2319945C1 (en) * 2006-09-25 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" Method of building diagram of deforamtion of material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013100296A (en) 2014-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Characterization of mechanically sheared edges of dual phase steels
Hussaini et al. Development of experimental and theoretical forming limit diagrams for warm forming of austenitic stainless steel 316
CN102564856B (en) M integral measurement method based on plastic multi-defect material relevant to digital image
CN111896373B (en) Test and calculation method for determining equivalent plastic strain forming limit diagram
Arab et al. Theoretical and experimental analysis of deep drawing cylindrical cup
RU2537341C2 (en) Method of determining properties of deformation
Ma et al. Measurement of local strain path and identification of ductile damage limit based on simple tensile test
RU2324918C1 (en) Method of evaluation of critical strain during local sheet stamping
CN114386216B (en) Method for constructing high-strength steel work hardening based on shear strain path
Butuc Forming limit diagrams: Definition of plastic instability criteria
WO2024009566A1 (en) Method and device for obtaining forming limit of metal sheet
Zhou et al. FE simulations of gas blow forming and prediction of forming limit diagram of AZ31 magnesium sheet
RU2617798C1 (en) Method for determining metals and alloys ductility
Jedidi et al. Experimental investigation to determine necking of commercially pure titanium sheets using a time-of-flight camera and Heaviside-digital image correlation
Behrens et al. Validation of the FEA of a deep drawing process with additional force transmission
JP2015047605A (en) Evaluation method and estimation method of bending inside crack
Sriram et al. Comparison of forming limit curves for advanced high strength steels using different techniques
Panich et al. Anisotropic plastic behavior of TRIP 780 steel sheet in hole expansion test
Khalfallah et al. New approach for the identification of anisotropy material parameters using hydraulic bulge tests
Panich et al. Influence of anisotropic yield criteria on simulation accuracy of the hole-expansion test
RU2344407C1 (en) Method of testing biaxial stretching of sheet material
Kuwabara Multiaxial stress tests for metal sheets and tubes for accurate material modeling and forming simulations
Gagov et al. Strain hardening evaluation by bulge testing of sheet metals
Matviychuk et al. Construction of curve boundary deformations of metals
RU2621324C2 (en) Procedure for assessment of ability of flats to stamping

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160110