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GB／T 38*8*-2020 金属材料 薄板和薄带 双轴应力-应变曲线胀形试验 光学测量方法.

GB／T 38*8*-2020 金属材料 薄板和薄带 双轴应力-应变曲线胀形试验 光学测量方法.简介：

GB/T 38*8*-2020是中国国家标准，全称为《金属材料 薄板和薄带 双轴应力-应变曲线胀形试验 光学测量方法》。这个标准主要规定了金属薄板和薄带在双轴应力-应变曲线胀形试验中，使用光学测量方法进行数据收集和分析的详细方法和步骤。胀形试验是一种测试金属材料在受压变形过程中的力学性能，特别是其塑性、韧性以及厚度变化的实验。

光学测量方法在这里可能包括使用光学显微镜或其他光学设备来观察和测量材料在胀形过程中的形变特征，如厚度变化、表面形貌等。这些数据对于评估材料的塑性行为、估算屈服点、断裂强度等力学性能参数至关重要。

该标准对于金属材料的研究、生产和质量控制具有重要意义，确保了测试方法的科学性和准确性。

GB／T 38*8*-2020 金属材料 薄板和薄带 双轴应力-应变曲线胀形试验 光学测量方法.部分内容预览：

本标准使用的符号和说明见表工

本标准使用的符号和说明见表工

使用凹模和压边商将圆形试样边部完全夹紧。在试样上施加流体压力，直至胀形出现破裂（图1）。 在试验过程中，测量流体的压力，并由光学测量系统H记录试样的变形演化。根据获得的变形数据*29*平米五层框架中学教学楼（计算书、部分建筑、结构图）， 可以获得试样中心附近的物理量：局部曲率、表面真应变以及试样的实际厚度（假设无压缩变形）。此 外，通过假设试样中心部位为一个薄壁球形压力容器的应力状态，可以通过流体压力、试样厚度以及曲 率半径得到试样所受的真应力。 注：除了参考文献[1]中提到及措述的使用光学测量系统的胀形试验之外，还有参考文献[*5[*]中提及的激光 系统以及参考文献[7T819中提及的触

胀形试验应在一台配备凹模、压边圈以及液体腔的设备上进行。推荐的设备如图2所示

图2推荐的试验设备（原理图）

*.2试验设备的布局应能保证在试验过程中连续测量试样外表面的变形，能够通过记录胀形试样表面 ·个网格点XYZ坐标的变化来确定其儿何变形，从而计算试样胀形中心区域的形状变化和真应变 曲线。 *.3试验过程中，系统应能通过光学系统测定胀形试样表面网格点XYZ坐标（非接触式），通过这些坐 标，计算所选区域每个网格点的真应变e，和2.厚度方向应变s，以及胀形试样圆顶的曲率半径β。 *.*系统宜配有流体压力测量系统，也可采用间接测量系统。从系统最大量程20%起，测量系统的精 度宜满足1级。 *.5凹模、压边圈和液体腔均应有足够的刚度，从而保证试验过程中这些部位的变形最小。压边力应 是够高从而保证压边圈的密闭性。试样在压边离和回模之间不应发生移*。通常在试验过程中，胀形 压力会减弱压边力，在确定试验所需压边力时，应考虑这种作用对压边力的影响。 *.*加压用流体介质应与试样表面充分接触（无气泡），杜绝因压缩空气泡所导致的储能作用在能量释 放或破裂瞬间造成高能释压或油溅情况的发生。试验过程中，直至试样破裂前，流体不应通过压边圈、 凹模或者板材以及其他任何地方泄漏。 *.7推荐使用压延筋（或在圆形表面形状类似的装置）来阻止材料流*。压延筋的使用不应使材料产 生裂纹。压延筋的位置可位手凹模和压边圈之间。压延筋的尺寸宜避免在试验过程中阻止材料流*， 造成材料过度弯曲和起皱。 *.8推荐在镜头和照明设备前放置玻璃板，确保在试样破裂时，飞溅的试验用油不会影响到光学测量 系统。玻璃板可固定在压边圈上（厚玻璃）或者放置于镜头和照明系统前（薄玻璃），如图3所示。这种 人式的保护装置不应影响光学测量系统的测量质量。每次试验之后，玻璃板应擦拭净，避免损坏或 刮伤，并且精确地放回原位从而不需要重新校准测量系统。为在试验中获得较好的测量质量，光学系统 的校准可在保护装置启用的状态下进行。 *.9推荐的最小凹模直径与试样初始厚度的比d品/t。宜不小于33（如图2所示）。凹模圆角半径不宜 使试样在试验过程中产生裂纹，其推荐尺寸为（5×t。）（15×t。）（最大15mm）。

图3挡油板和照明灯位置示意图

为测定试样表面曲率半径β，以及真应变e1和E2，推荐光学测量系统需具备以下特性： 日）基于2个或者更多个摄像头的光学传感器。 测量范围，应大于1/2的凹模直径。所使用的测量区域宜是压边圈的同心圆，其直径应大于压 边圈直径的一半。在整个成形过程中，拉深试样的任意高度下，这个区域均可观察到。 局域分辨率（两个单独网格点间的距离）：在未变形试样上两个相邻的测量点间的距离g应 满足以下要求：

区域内，测量的精度可通过测试光学测量 统来进行验证，见附录A。2轴坐标的精度宜满足

得测试样应平整且被压住后材料无法流*。 ，推荐使用压延筋，试样的边部需在压延筋外。只要试 样的表面未被破坏（划痕或抛光），就不会影响最终试验结果。试样形状可为圆形（推荐）或者多边形。

对于光学测量系统，网格应满足以下要求： 可用于测定试样表面曲率半径： b）可用于计算材料变形的应变。

网格(方形、圆形或点)宣有明显的对比度，并且不会产生切口效应或改变材料的微观组织。一些常 的网格加工技术如下： 一电化学腐蚀、光化学腐蚀、激光刻蚀、胶板印剧或者网格转印； 随机（散斑）图案，可在试样表面喷油漆。材料变形后需检查油漆在试样表面的附着性，如可 能，先在试样表面喷一层较薄的、不光滑的白色涂层从而减少试样表面的反射，然后再喷一层 随机分布的黑色点（如石墨或者黑色油漆），表面喷涂的涂层应有一定弹性并有足够的韧性从

而在变形过程中不至手脱离或开裂。通过这些随机分布的细小的点，可测定试样上虚拟网格 每个点的位置。图案宜有足够的黑白相间密度以及合适的尺寸，从而能够满足光学测量系统 的要求，在相应的搜索区域确定每个点的位置特征。 注：试样表面油渍对油漆附着力有较大影响·留有油流会发生油漆脱落的情况，清除油渍可获得更准确的数据。

8顶点曲率变形和应变的评价方法

8.1为更好地解释以下的曲率和应变的计算方法，需在顶点附近假设一个球形表面（最佳拟合球面）。 在试样失效前一张图片中，如7.8中所定义，选择变形最大的弧顶区域，定义为测定真应力和真厚度应 变e的位置。为了得到项处稳定的曲率半径，可通过所选区域的点进行最佳拟合从而计算得到球 面。对于所选定区域，在破裂前最后一张图片圆顶尖端附近位置定义一个半径1，对于成形过程的各 个阶段选择同样的点进行拟合（见图*）。 8.2由于在试验的初始阶段，因试样过平难以获得可靠的最佳拟合曲面，并且弯曲半径非常大，拟合结 果也不可靠，因此需要将试验的初始阶段（图片）忽略掉。为了得到顶部真应变和厚度减薄的稳健值，需 计算一系列所选网格点的平均值。因此，需要通过半径厂以类似的方式定义第二个区域（见图*）。 8.3基于以上步骤，可计算成形过程中每一阶段（图片）球顶处的曲率半径、厚度应变以及对应的厚度 和应力值。这个计算步骤可通过不同的T，和T2值来进行。 8.*考虑到良好的收敛性和稳健性，r，和r的推荐范围见式（1)和式（2)： r=(0.125±0.025)Xddir

r,=(0.125±0.025)Xda T: =(0.05 ± 0.01) X da

8.5附录B中给出了一个计算曲率和应变的替代方案。

对成形过程的每个阶段，选取，和T，计算真应力

假设材料变形为塑性非压缩变形，且弹性段应变可以忽略，总的厚度应变可通过总的真主 变和真次应变估算出，见式（7）：

9.2对于弹性模量E和泊松比v，文献中的数据表明其足以扣除弹性段对结果的影响。例如，钢的弹 性模量为210GPa，泊松比为0.33，铝合金的弹性模量为70GPa，泊松比为0.33。 9.3凹模直径和试样厚度的比值宜在合理范围内大一些，从而保证试样处于近似薄壁的应力状态，且 可以忽略弯曲的影响。对于凹模直径和试样厚度比值小于100的试验，建议检查弯曲应变和实际的厚 度E：应变相比是否足够小，确定弯曲应变的公式见式（9）：

A.1.1根据光学测量系统的要求（详见第5章）及根据图3所示搭建光学测量系统后，应考虑到光路中 的玻璃板会对测量结果产生重大影响。为检查整体试验装置的最终测定质量，建议采用下列程序（见图 A.1）。

图A.1光学测量系统的验证

应出现变形。而且，被测物品表面可被测量系统观测。 1.3在没有保护玻璃板的情况下，应在初始夹紧位置对被测样品进行一次测量（参考测量）。 .*在初始板材夹紧位置和最大估算凸起高度hm之间的不同位置（5个～10个位置），应使用完 测量系统（包括玻璃板）测量试验对象（见图A.1）

2.1确定所有 *.2.2刚体**矫正应通过最小二乘拟合完成，而且每一个阶段的3D坐标都应与参考测量对齐。为 了实现这一拟合，应使用一个直径为1/2凹模直径的同轴区， A.2.32轴（d2）的剩余偏差表示测量质量损失 图A.2和图A.3展示了在九个不同位置测量的示例。

A.3归一化标准偏差的确定

图A.2参照板横截面的原始位移dz（d，=200mm）

图A.3**矫正后参照板横截面的位移d

应确定直径为1/2凹模直径同轴区的z、：和ε2（见第5章）的标准偏差。图A.*给出了基于工 例所确定的rms（dzm）。以图A.*为例,直径d品=200mm，所有位置的归一化标准偏差均小于

说明： X 一dz，单位为毫米（mm）； rms（d=），单位为毫米（mm） 一原始曲线： 2—归一化后曲线。

LY／T 288*-2017标准下载图A.***矫正后的原始标准偏差rms（dz）和归一化后标准偏差rms（dz）曲线

r.10 10 mm.

B.2圆顶顶点材料厚度的计算

B.2.2通过网格测量，材料厚度的计算以es为基础，由坐标轴和y定义并在离散点给出。 算=，和=在塑性不可压缩假设下的数值以及通过忽略弹性应变分布的基础上确定。式（B 响应面函数，该函数与，近似。

B.2.3参数b；是通过将残差平方和减至最小而确定的；残差通过响应面所获得的Es值与测量数据所 导致离散场之间的差获得；坐标。和y。与圆顶顶点一致。式（B.9)给出了圆顶顶点的3应力和厚度 之间的关系。

附录C （资料性附录） 屈服和加工硬化曲线等轴应力点的确定

DB*1／T 1*29-2017标准下载附录C （资料性附录 工硬化曲线等轴

2.3该点被认为是拉伸试验真应力真应变曲线的最后一个有效点，硬化曲线将从该点利用胀形试 据外推。因此，拉伸试验的均匀应变处的应力被用作参考流*应力，即极限拉伸强度变换成真 胀形试验的相应参考应力值可通过式（C.2)获得，Em定义为胀形试验的参考厚度应变