一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置与实验方法

专利2025-05-14  3


本发明涉及多能场辅助下的双向拉伸性能测试,尤其涉及一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置与实验方法。


背景技术:

1、随着高性能构件成形质量的要求越来越高,多能场场辅助塑性成形工艺应用而生。多能场辅助下的双向拉伸性能测试相比单轴力学性能测试,更能准确的体现多能场辅助下金属薄板成形时的受力状态,为多能场辅助塑性成形工艺的有限元分析提供本构模型支撑,从而可对金属薄板成型过程中的断裂应变进行准确预测,探明金属薄板的成形极限。多能场耦合作用下金属薄板的变形行为及机理更为复杂,而目前基于多能场辅助的力学性能测试主要集中在单轴测试中,在多能场辅助加载时需要设计不同的加载模具装置,且对多能场耦合加载方式下金属薄板变形行为机理及微观组织演化的探究还少有报道。


技术实现思路

1、鉴于此,本发明提供一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置及实验方法,实现对无多物理场辅助、超声场辅助、电场辅助、电场-超声协同辅助作用下金属薄板的拉伸力学行为及微观组织演变的研究。基于此装置探明不同加载条件下金属薄板的变形行为机理;综合对比不同加载方式下对金属材料的综合改性情况,获得最优加载方式,提升金属材料与构件的服役质量,为后续金属薄板塑性成形工艺的改进提供技术支撑。本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的:

2、一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述实验装置包括与试样顶部和底部连接的2组第一固定组件,以及与试样左侧和右侧连接的2组第二固定组件,第一固定组件和第二固定组件的外侧均设有支撑座。

3、进一步的,所述第一固定组件和第二固定组件与相对应的支撑座之间均设有绝缘垫。

4、进一步的,所述第一固定组件包括上下夹头和上下夹块;上下夹头内部开设有立方体缺口,立方体缺口与上下夹块配合用于对试样的端部进行固定。

5、进一步的,所述第二固定组件包括左右夹头和左右夹块,左右夹头的外部延伸有立方体夹块,立方体夹块与左右夹块配合用于对试样的端部进行固定。

6、进一步的,所述上下夹头和左右夹头上均设有绝缘套筒,螺纹钉贯穿绝缘套筒,并与绝缘垫和支撑座之间螺纹连接。

7、进一步的,所述左右夹头上预置有脉冲电流接口,用于脉冲电源设置相应的脉冲电流参数。

8、进一步的,上侧的所述上下夹块上设有超声波换能器。

9、如上述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置的实验方法,其特征在于,包括以下步骤,

10、s1:在试样的中心位置喷涂散斑漆;

11、s2:将实验装置安装在拉伸试验机构上,并固定试样;

12、s3:分别对平行的试样进行无多物理场辅助、电场辅助、超声场辅助、多能场耦合双拉实验;

13、s4:结束后,对不同加载方式下拉伸的试样进行微观组织观测,并对比不同加载方式下的力学性能参数。

14、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

15、1.本发明可实现多能场耦合作用下金属薄板变形行为机理及微观组织演化的探究;

16、2.基于同一套实验装置,可实现无多物理场辅助、超声场辅助、电场辅助、电场-超声协同辅助四种加载方式下金属薄板的力学性能参数,从而获得最优的加载方式,减少模具设计、制造、调试的时间和费用。



技术特征:

1.一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述实验装置包括与试样(5)顶部和底部连接的2组第一固定组件,以及与试样(5)左侧和右侧连接的2组第二固定组件,第一固定组件和第二固定组件的外侧均设有支撑座(1)。

2.根据权利要求1所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述第一固定组件和第二固定组件与相对应的支撑座(1)之间均设有绝缘垫(4)。

3.根据权利要求2所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述第一固定组件包括上下夹头(21)和上下夹块(31);上下夹头(21)内部开设有立方体缺口,立方体缺口与上下夹块(31)配合用于对试样(5)的端部进行固定。

4.根据权利要求3所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述第二固定组件包括左右夹头(22)和左右夹块(32),左右夹头(22)的外部延伸有立方体夹块,立方体夹块与左右夹块(32)配合用于对试样(5)的端部进行固定。

5.根据权利要求4所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述上下夹头(21)和左右夹头(22)上均设有绝缘套筒(6),螺纹钉贯穿绝缘套筒(6),并与绝缘垫(4)和支撑座(1)之间螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,所述左右夹头(22)上预置有脉冲电流接口(8),用于脉冲电源设置相应的脉冲电流参数。

7.根据权利要求6所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置,其特征在于,上侧的所述上下夹块(31)上设有超声波换能器 (71)。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置的实验方法,其特征在于,包括以下步骤,


技术总结
本发明公开了一种金属薄板脉冲电流耦合超声多能场双拉实验装置与实验方法,涉及多能场辅助下的双向拉伸性能测试技术领域,所述实验装置包括与试样顶部和底部连接的2组第一固定组件,以及与试样左侧和右侧连接的2组第二固定组件,第一固定组件和第二固定组件的外侧均设有支撑座。本发明可实现多能场耦合作用下金属薄板变形行为机理及微观组织演化的探究;基于同一套实验装置,可实现无多物理场辅助、超声场辅助、电场辅助、电场‑超声协同辅助四种加载方式下金属薄板的力学性能参数,从而获得最优的加载方式,减少模具设计、制造、调试的时间和费用。

技术研发人员:杨岩峰,金凤臻,李恒,蔡文涛,边天军
受保护的技术使用者:西北工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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