[实用新型]金属薄板剪应力起皱试验用试样

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属薄板应力试验用试样，尤其涉及金属薄板剪应力起皱试验用试样。

背景技术

在金属薄板冲压过程中，如：汽车零件冲压过程中，起皱现象是经常出现的质量问题。根据起皱区外力条件不同，起皱主要有三种表现形式：压应力起皱、不均匀拉应力起皱和剪应力起皱，参见图1。

在钢板冲压成形时，凹模内部的毛坯是处于拉力下成形的，由于冲压件的结构较复杂，导致毛坯的受力也较复杂，当毛坯受到的拉力不同轴平衡时，则会在毛坯内产生剪应力，如图2所示。根据力学基本知识可知，最大主应力方向与剪应力成45°角，即在Y1方向，且σ_y1＞0；最小主应力必然在X1方向，且σ_x1＜0。即材料在X1方向受到的应力是压应力，当这一压应力σ_x1达到一定值时，板料就会产生受压失稳现象，其皱纹的长度方向是在Y1方向。这就是剪应力起皱原理。

目前国内外对压应力起皱、不均匀拉应力起皱已有许多研究和相应的模拟试验方法，如压应力的圆筒形零件拉伸时法兰变形区的起皱试验，不均匀拉应力的方板对角拉伸试验等，但对剪应力起皱的试验方法研究还很少，也没有相应的试验用试样。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种金属薄板剪应力起皱试验用试样，该试样结构简单，可在现有拉伸试验机上进行金属薄板剪应力起皱试验。

本实用新型是这样实现的：一种金属薄板剪应力起皱试验用试样，其特征是：包括毛坯和成品，毛坯经压边筋和折弯后成为成品；毛坯由在一个平面内的拉力区、剪应力起皱区、压边区组成，拉力区为一个，压边区为为四个，四个压边区位于拉力区四角且呈中心对称分布，四个压边区与拉力区之间有四个剪应力起皱区，毛坯呈哑铃状；在压边区一边向剪应力起皱区延伸处开有设定力导向切口；压边区和拉力区受力不同轴；成品的拉力区位于上方，四个压边区位于下方，剪应力起皱区位于拉力区与压边区之间且呈斜平面。

所述拉力区、剪应力起皱区、压边区由矩形或正方形组成。

所述剪应力起皱面的平面与位于上方的拉力区平面成钝角；其较佳的夹角为104度。

所述压力区开有压筋凸面，压筋凸面中心线与设定力导向切口相垂直。

本实用新型的金属薄板试样工作原理是根据剪应力起皱原理而设计的，试样通过相应模具动作在压力区产生拉力，从而产生剪应力，并由此剪应力产生起皱，从而测定金属薄板的抗剪应力特性，满足科研，用户技术支持的需要。

本实用新型的试样结构简单，可在现有拉伸试验机上进行金属薄板剪应力起皱试验，试验结果重复性好，适合于研究金属薄板的剪应力起皱特性。

附图说明

图1为板材起皱形式示意图，其中：(a)压应力起皱，(b)不均匀拉应力起皱，(c)剪应力起皱；

图2为剪应力起皱原理示意图；

图3为毛坯受不同轴平衡拉力的示意图；

图4为本实用新型金属薄板剪应力起皱试验用试样的毛坯示意图；

图5为本实用新型的起皱试验用试样成形后示意图；

图6为图5的俯视图。

图中：1压边区，2剪应力起皱区，3拉力区，4设定力导向切口，5压筋凸面。A剪应力起皱面的平面与位于上方的拉力区平面之间的夹角，B起皱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图4、图5、图6，一种金属薄板剪应力起皱试验用试样，包括毛坯和成品，毛坯经压边筋和折弯后成为成品。

参见图4，毛坯由在一个平面内的拉力区3、剪应力起皱区2、压边区1组成，拉力区3为一个，压边区1为四个，四个压边区1位于拉力区3四角且呈中心对称分布，四个压边区1与拉力区3之间有四个剪应力起皱区2，拉力区3、剪应力起皱区2、压边区1由矩形或者正方形组成。毛坯呈哑铃状，为轴对称图形。在压边区1一边向剪应力起皱区2延伸处开有设定力导向切口4，设定力可通过拉伸机经相应模具控制；压边区1和拉力区3受力不同轴。

参见图5、图6，试样的成品的拉力区3位于上方，四个压边区1位于下方，剪应力起皱区2位于拉力区3与压边区1之间且呈斜平面。剪应力起皱面2的平面与位于上方的拉力区3平面之间的夹角A成钝角，较佳的夹角A为104度。压力区1开有压筋凸面5，压筋凸面5中心线与设定力导向切口4相垂直。