[发明专利]一种十字形高速拉伸实验装置及实验方法

说明书

本发明提供一种十字形高速拉伸实验装置及实验方法，包括模座、压边圈、中空凸模、十字形板料试样、压边块和压力机，模座内设有平面螺旋线圈和驱动板，驱动板和平面螺旋线圈均与凹槽通过绝缘材料填充，平面螺旋线圈与充放电电路相连，压边圈设在模座顶部，压边圈为中空结构，压边圈内设滑槽，压边圈顶部设有十字形导轨；中空凸模设在压边圈内且设在驱动板顶部，中空凸模上设有滑块，滑块设在滑槽内，中空凸模顶部设有冲头，十字形板料试样设在十字形导轨内，一组或两组压边块设置在十字形导轨内且设在十字形板料试样顶部，每组压边块包括两个相对的压边块，压力机设在压边块上，能够研究高速下的十字形板料单向或双向拉伸的变形行为。

技术领域

本发明属于材料塑性成形领域，具体涉及一种十字形高速拉伸实验装置及实验方法。

背景技术

高应变速率可以提升金属板料的成形性能。研究金属板料在高应变率下不同变形路径的变形行为，对理论研究和工业生产有一定的积极意义。

目前，为获得金属板料复杂塑性变形行为及成形性能，大多采用准静态和中等速率下的加载实验(加载速率不超过2m/s)，在国际上有十字双向拉伸试验的标准，其实验目的是为了获得材料在双轴(即受力区域的横向和纵向均为拉力条件)实验条件下的应力-应变曲线，国际标准中使用实验设备为准静态条件，其工作原理是使用液压或电机伺服来拉动试样，加载速度难以达到高应变速率，准静态条件下的应变速率是0.001s^-1～0.1s^-1，但是高速变形条件下的应变速率可以达到1×10³s^-1～1×10⁴s^-1，国际标准在高应变速率下的实验还有一定的空白，且在汽车碰撞、子弹撞击、爆炸等领域，材料在接触瞬间的应变速率可达到1×10⁴s^-1，而且材料在此高速变形条件下，变形行为会发生变化，准静态条件下的研究不足以支持研究。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种十字形高速拉伸实验装置及实验方法，能够研究高速下的材料单向或双向拉伸的变形行为。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种十字形高速拉伸实验装置，包括模座、压边圈、中空凸模、十字形板料试样、压边块和压力机；

所述模座内设有凹槽，所述凹槽内设有平面螺旋线圈，所述平面螺旋线圈顶部设有驱动板，所述驱动板和所述平面螺旋线圈均与所述凹槽通过绝缘材料填充，所述平面螺旋线圈与充放电电路相连，所述充放电电路上设有电容，所述电容能够对所述平面螺旋线圈放电；

所述压边圈设在所述模座顶部，所述压边圈为中空结构，所述压边圈内设竖直方向上的滑槽，所述压边圈顶部设有十字形导轨；

所述中空凸模设在所述压边圈内且设在所述驱动板顶部，所述中空凸模上设有滑块，所述滑块设在所述滑槽内，所述滑块的高度小于所述滑槽的高度使得所述滑块能够在所述滑槽内上下移动，进而使得所述中空凸模在所述压边圈内上下移动，所述中空凸模顶部设有冲头；

所述十字形板料试样设在所述十字形导轨内，所述十字形板料试样包括四个向外伸出的直臂，所述冲头向上移动时能够冲击四个直臂；

一组或两组所述压边块设置在所述十字形导轨内且设在所述十字形板料试样顶部，每组压边块包括两个相对的压边块，所述压边块能够在所述十字形导轨内移动，进而调整每组压边块间两个压边块的间距，以获得十字形板料试样不同的变形路径；

所述压力机设在所述压边块上，为所述压边块提供下压力。

进一步地，所述充放电电路包括主电路、第一支路和第二支路，所述主电路上设有电源、电阻和第一控制开关，电容设在所述第一支路上，所述第二支路上设置所述平面环形螺旋线圈和第二控制开关。

进一步地，所述十字形板料试样包括但不限于导电材料和非导电材料。