[发明专利]高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置及试验方法

权利要求书

1.一种高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置，包括试样形变压力装置、实时应变测量装置和控制器(32)，其特征在于：

所述的试样形变压力装置，包括底座(11)、通过立柱(10)固设在底座(11)上的工作台(8)、固设在底座(11)下端面的主液压缸(13)和固设在底座(11)上端面的副液压缸(17)、穿置在底座(11)和工作台(8)上并与其呈滑动配合的拉杆(14)、固连在拉杆(14)上端的凹模(26)，拉杆(14)下端与所述主液压缸(13)的主活塞杆(16)相连接；设置在凹模(26)下端的设有拉延筋的压边圈(29)通过呈滑动配合的穿过工作台(8)的顶杆(20)与所述副液压缸(17)的副活塞杆(19)相连接；在工作台(8)上与凹模(26)和压边圈(29)同轴固设的凸模(21)；所述的试样(27)放置于凹模(26)和压边圈(29)之间；在工作台(8)上还固设有下加热炉(23)和上加热炉(25)，上、下加热炉之间的高温密封圈(24)，构成容纳所述的凹模(26)和凸模(21)的工作空间；

所述的应变测量装置，包括通过支架(2)固设在所述上加热炉(25)上端面上方的具有配套高速图像分析处理系统的摄像机(1)，以及目镜(3)、物镜(4)和滤光片(5)，摄像机(1)、目镜(3)、物镜(4)和滤光片(5)的光轴通过上加热炉(25)上端面设置的装有石英玻璃的中心孔(6)与所述的凹模(26)和凸模(21)同轴；与摄像机(1)的图像分析处理系统通讯连接的数据分析处理器(31)；

所述的数据分析处理器(31)与所述的控制器(32)通讯连接，传输应变信号至控制器；控制器(32)分别通过伺服驱动器和限压阀与所述的主液压缸(13)和所述的副液压缸(17)控制连接，以驱动所述的凹模(26)和压边圈(29)作直线往复运动。

2.根据权利要求1所述的高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置，其特征在于，在所述的上加热炉(25)上端面上通过装有石英玻璃的斜孔设有照明光源(30)。

3.根据权利要求1所述的高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置，其特征在于,在所述的上加热炉(25)上端面内侧设置有与所述拉杆(14)上端面接触配合的支杆(28)，凭借拉杆(14)的上下移动以及上加热炉(25)的自身重力，实现上、下加热炉的开合。

4.根据权利要求1所述的高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置，其特征在于，所述的上加热炉(25)上端面与内壁和下加热炉(23)下端面与内壁设有加热元件，上加热炉(25)和下加热炉(23)外侧壁和端面由隔热层和金属壳构成。

5.根据权利要求1所述的高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置，其特征在于，在所述的下加热炉(23)的下端面设有柔性波纹管(9)，波纹管(9)与上加热炉(25)和下加热炉(23)围成密闭空间；下加热炉(23)上设有与抽真空装置相连接的出口管(22)，用于实现加热装置内部的真空环境，还设有与氩气瓶相连接的入口管(7)，用于通入氩气为冲压后所述凹模(26)、凸模(21)和试样(27)提供防氧化保护并冷却。

6.根据权利要求1所述的高温恒应变速率条件下成形极限图的测试装置，其特征在于，在所述的主液压缸(13)和副液压缸(17)上分别设有主限位开关(15)和副限位开关(18)。

7.一种基于权利要求1所述的测试装置建立高温恒应变速率条件下成形极限图的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

a.将中心点处标记有十字形图案的试样(27)置于测试装置中所述的压边圈(29)上，使其十字形图案的交叉点与凹模和凸模轴线重合、十字形图案线段分别与第一主应力和第二主应力的方向一致，启动加热至测试温度并保温；

b.在保证试样中心处应变速率恒定的条件下，对试样进行冲压成形，当试样出现颈缩或破裂时，停止试验；

c.对冲压后的试样变形数据进行分析和测量，获得颈缩或破裂区域的第一主应变和第二主应变；

d.更换不同规格尺寸的试样，重复步骤a-c，获得对应此应变速率条件下的板材成形极限曲线；

e.按照设定间隔改变试样中心处应变速率值，重复步骤a-d，获得对应不同应变速率的成形极限曲线，通过拟合获得对应此测试温度下的板材成形极限曲面。