[发明专利]一种以电磁力为驱动的金属薄板高速拉伸试验装置

说明书

本发明涉及一种以电磁力为驱动的金属薄板高速拉伸试验装置，该拉伸试验装置包括应力拍摄相机、绝缘刚性板块、实验平台、应变拍摄相机和供电单元；拉伸试样通过绝缘刚性板块压装在实验平台上；绝缘刚性板块中间两个方形孔分别位于拉伸试样两个散斑区域上方；实验平台上表面左半部具有凹槽，凹槽位于拉伸试样两个散斑区域下方，实验平台右半部的线圈基座位于拉伸试样两个散斑区域右侧下方；供电单元包括线圈，线圈通电后产生电磁力作用于拉伸试样，使拉伸试样右侧高速胀形，进而带动左侧发生拉伸变形；应力拍摄相机和应变拍摄相机分别朝向拉伸试样的两个散斑区域，采集拉伸试样变形信息。本发明能快速、准确得到材料在高速变形过程中的应力‑应变曲线。

技术领域

本发明涉及一种板材拉伸装置，具体涉及一种以电磁力为驱动的金属薄板高速拉伸试验装置。

背景技术

塑性加工具有高产、优质、低耗等显著特点，已成为当今先进制造技术的重要发展方向。根据专家研究，在二十一世纪新时代产品零件粗加工的百分之七十五和精加工的百分之五十将采用塑性成形的方式实现。工业部门的广泛需求为塑性加工新工艺和新设备的发展提供了强大的原动力。而板材在塑性成形过程中会受很多因素影响，如不同应变速率下材料的塑形变形规律有很大的差别，为了提高产品零件加工的质量与经济效益，那么关于板材塑性成形性能分析研究变得日益重要。关于判断和评定板材成形性能最为实用的方法是通过对成形极限图(FLD)的分析，并基于FLD分析对模面进行优化以及改变加工工艺等方法来优化板材冲压成形。

随着汽车的高速发展，飞机的乘坐大众化，高铁的高速发展，军工火药的研究，金属材料、超导材料、复合材料在瞬间冲击载荷作用、撞击等工况条件下的力学性能表现与评价尤为重要。目前关于力学性能分析实验正在从低速拉伸实验向高速拉伸实验发展。常见的慢速拉伸材料试验机已经远远无法满足材料的高速拉伸需要。而现在关于测量高应变速率下的应变值，通常情况下会采用霍普金森拉杆实验并结合DIC高速相机拍摄来获得材料在高速拉伸条件下的应力应变曲线。但是由于霍普金森拉杆实验设备昂贵，在国内无法普遍应用，实现起来比较困难，很难获得应力-应变关系曲线。

发明内容

针对现有技术中材料高速拉伸实验设备昂贵、实现困难的问题，本发明提出了一种以电磁力为驱动的金属薄板高速拉伸试验装置，利用简单的结构完成板材在高速条件下的拉伸变形，并能够方便测量金属板材在高速拉伸过程中某个区域的应力，完成板材在高速条件下的成形性能测试。

本发明通过如下具体技术方案实现上述目的：

一种以电磁力为驱动的金属薄板高速拉伸试验装置，其特征在于，所述拉伸试验装置包括应力拍摄相机、绝缘刚性板块、实验平台、应变拍摄相机和供电单元；

拉伸试样上表面设有两个散斑区域；所述拉伸试样通过所述绝缘刚性板块压装在所述实验平台上；所述绝缘刚性板块中间设有两个方形孔，两个所述方形孔分别位于所述拉伸试样两个所述散斑区域上方；所述实验平台上表面左半部具有凹槽，所述凹槽位于所述拉伸试样两个所述散斑区域下方，所述实验平台右半部设有线圈基座，所述线圈基座位于所述拉伸试样两个所述散斑区域右侧下方；

所述供电单元包括线圈，所述线圈放置在所述线圈基座内，所述线圈通过所述供电单元通电后产生电磁力作用于所述拉伸试样，使所述拉伸试样右侧高速胀形，进而带动左侧发生拉伸变形；

所述应力拍摄相机和所述应变拍摄相机均安装在所述绝缘刚性板块上方，分别朝向所述拉伸试样的两个所述散斑区域，采集所述拉伸试样变形信息。

优选地，所述拉伸试验装置还包括钢板压块和绝缘嵌块；所述钢板压块设有两个方形孔，左侧所述方形孔位于所述拉伸试样的右侧所述散斑区域上方；在所述钢板压块下表面两个所述方形孔之间设有凹槽，所述绝缘嵌块安装在所述凹槽内，所述绝缘嵌块朝下连同所述钢板压块压装在所述绝缘刚性板块右半部区域上。

优选地，所述绝缘嵌块底面为圆形弧面。