[发明专利]一种金属板材起皱失稳特征探究实验装置及方法

权利要求书

1.一种金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，包括连接组件、左支撑部件、左支撑块、左夹具、右支撑部件、右支撑块、右夹具、前约束平板、后约束平板和在线应变测量系统，所述左支撑部件和所述右支撑部件对称固定于所述连接组件下端的两侧，所述连接组件用于与万能材料拉伸试验机连接，所述左支撑块与所述左支撑部件转动连接，所述右支撑块与所述右支撑部件转动连接，所述左支撑块和所述右支撑块均由上至下向内侧倾斜设置，所述左夹具固定于所述左支撑块上，所述右夹具固定于所述右支撑块上，所述左夹具和所述右夹具用于限制试样的两个侧边的法向运动，所述前约束平板和所述后约束平板分别放置于所述试样的前侧和后侧，所述前约束平板和所述后约束平板可拆卸连接，且所述前约束平板和所述后约束平板之间的间隙可调，所述前约束平板和所述后约束平板均为透明板，所述在线应变测量系统用于对所述试样起皱区形成的多皱纹进行在线实时拍照观测。

2.根据权利要求1所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，所述连接组件包括横梁、固定块和连接螺柱，所述左支撑部件和所述右支撑部件对称固定于所述横梁的下端，所述固定块固定于所述横梁上端的中部，所述连接螺柱螺纹连接于所述固定块上端的中部，所述连接螺柱上设置有螺母。

3.根据权利要求1所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，所述左支撑块的下端通过第一调节件安装于所述左支撑部件内侧的下端，所述左支撑部件上设置有第一弧形孔，所述左支撑块上设置有第二弧形孔，所述第一弧形孔与所述第二弧形孔位置相对应，所述第一弧形孔和所述第二弧形孔上安装有第二调节件和第三调节件，通过调整所述第一调节件、所述第二调节件和所述第三调节件能够调节所述左支撑块的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，所述左夹具通过第一螺钉安装于所述左支撑块向右倾斜的侧面上。

5.根据权利要求4所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，所述右支撑块的下端通过第四调节件安装于所述右支撑部件内侧的下端，所述右支撑部件上设置有第三弧形孔，所述右支撑块上设置有第四弧形孔，所述第三弧形孔与所述第四弧形孔位置相对应，所述第三弧形孔和所述第四弧形孔上安装有第五调节件和第六调节件，通过调整所述第四调节件、所述第五调节件和所述第六调节件能够调节所述右支撑块的倾斜角度。

6.根据权利要求5所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，所述右夹具通过第二螺钉安装于所述右支撑块向左倾斜的侧面上。

7.根据权利要求6所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，还包括多个第七调节件，所述前约束平板上设置有多个第一通孔，所述后约束平板上设置有多个第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔一一对应，相对应的所述第一通孔和所述第二通孔上安装有一个所述第七调节件，通过调整第七调节件能够调节所述前约束平板和所述后约束平板之间的间隙。

8.根据权利要求7所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置，其特征在于，所述前约束平板和所述后约束平板均为透明亚克力平板，所述前约束平板和所述后约束平板形状相同，且所述前约束平板和所述后约束平板均为倒梯形板。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的金属板材起皱失稳特征探究实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：制备多组不同尺寸和形状的楔形的所述试样，在每个所述试样的表面上先喷上白色哑光漆作为底漆，间隔一段时间，待底漆风干之后，再在底漆上面喷上黑色哑光漆，使得所述试样表面上形成灰度均匀的黑白散斑；

步骤b：通过所述连接组件与万能材料拉伸试验机连接，将所述试样放于所述左支撑块和所述右支撑块上，并且使得试样位于所述左夹具和所述右夹具之间，将所述前约束平板放置于所述左夹具和所述右夹具的前侧，将所述后约束平板放置于所述左夹具和所述右夹具的后侧，并连接所述前约束平板和所述后约束平板，使得所述试样位于所述前约束平板和所述后约束平板之间；

步骤c：润滑与间隙的调节，将所述试样的两侧边进行打磨、抛光，去除因试样制备留下的划痕，使用润滑油对所述试样与所述左支撑块的接触面和所述右支撑块的接触面进行润滑；调节所述左夹具和所述右夹具的倾斜角度以适应不同尺寸和形状的所述试样；然后调节所述左夹具与所述试样之间的间隙，调节所述右夹具与所述试样之间的间隙；调节所述前约束平板和所述后约束平板之间的间隙，使所述试样与所述前约束平板和所述后约束平板之间有一定的间隙，通过万能材料拉伸试验机夹持所述试样的底端进行拉伸，来模拟典型拉深成形工艺试验下的起皱失稳；

步骤d：起皱失稳应变分布观测，采用所述在线应变测量系统对所述试样起皱区形成的多皱纹进行在线实时拍照观测，从而得到类似于法兰起皱的起皱区域的应变分布特征。