一種計算小沖桿試驗斷后延伸率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計算小沖桿試驗斷后延伸率的計算方法，其首先采用3D重建技術(shù)，得到小沖桿試驗后的試樣3D模型及尺寸。通過3D模型俯視圖找到斷裂缺口最大處，從而確定要測量的位置。通過該位置的試樣曲線長度與斷口長度之差記為Lu，試驗前的圓盤直徑記為L0，則斷后伸長率A=(Lu-L0)/L0×100%。本發(fā)明根據(jù)材料的斷后伸長率的定義，采用3D重建技術(shù)，可實現(xiàn)自動尋找最大缺口位置和計算斷后伸長率，避免了利用試樣中心點位移值擬合得到斷后伸長率，從而提高了計算斷后伸長率的準確率，為推廣小沖桿試驗技術(shù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
【專利說明】一種計算小沖桿試驗斷后延伸率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計算金屬材料塑性指標的方法，具體涉及計算小沖桿試驗斷后延伸率的計算方法。

【背景技術(shù)】
[0002]火電、核電、石油化工及冶金行業(yè)中有大量的在役鍋爐、壓力容器和壓力管道等承壓設(shè)備，設(shè)備材料長期在高溫下服役或中子輻照后會受到不同程度的損傷和性能退化，如何檢測、評價材料狀況和預(yù)測剩余壽命一直是行業(yè)內(nèi)的熱點問題。然而，傳統(tǒng)常規(guī)試驗方法只能有損地割取試樣，然后進行材料各種性能的測試評定，這種做法對原設(shè)備結(jié)構(gòu)有明顯的損傷與破壞，既不經(jīng)濟，也限制了在役設(shè)備的評定。小沖桿試驗是近年來迅速發(fā)展起來的一種既具有“無損取樣”性又能確定材料性能的新型試驗方法。該方法既能測試出材料的實際力學(xué)性能指標，又無需對被取樣設(shè)備進行取后修補。由于其所需的試樣十分微小，小沖桿試驗技術(shù)可以看做是一種近于無損試驗的技術(shù)。
[0003]參見附圖4和附圖5,小沖桿試驗時一種以微型圓盤狀試樣(直徑為8mnTl0mm,厚度為0.5mm)為試驗對象的力學(xué)性能試驗方法，該方法通過固定圓盤試樣邊緣，以機械加載方式利用沖桿的半球形沖頭或沖桿頂端的鋼珠對試樣中心處進行加載直至破裂，通過試驗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)確定材料的力學(xué)性能。
[0004]參見附圖5，金屬材料常用的塑韌性指標為斷后伸長率和斷面收縮率。而斷后伸長率是試驗拉斷后重新合并，標距的伸長與未拉伸前的原標距Ltl的百分比，用A表示，即
A= (Lu-L0) /L0 X 100% 式 I
相關(guān)文獻中介紹，利用試樣中心點位移u值(即頂出草帽的高度)能反映材料的塑性大小。可以根據(jù)試樣中心點位移Umax與材料的斷后伸長率A進行關(guān)聯(lián)，建立相關(guān)方程，進行擬合而得到斷面伸長率。
[0005]由以上分析可以得出，文獻中試樣在小沖桿試驗后，通過測量高度來檢測變形，也就是說變形僅由中心一點的變形量來表征，忽略其它部位變形，這必將造成結(jié)果的不正確性。而根據(jù)斷后伸長率的定義可以看出，通過測量小沖桿試樣直徑(相當(dāng)于固定的標距)的變值來反應(yīng)斷后伸長率是可行方法之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種計算小沖桿試驗斷后延伸率的計算方法，用于得到小沖桿試驗數(shù)據(jù)中斷面伸長率，避免了由點代替線的擬合過程，提高了計算的準確性。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
一種計算小沖桿試驗斷后延伸率的計算方法，其具體包括以下步驟:
采用3D掃描儀，掃描試驗后的小沖桿試樣，自動生成模型和各部位尺寸；
找出斷裂缺口最大處，確定要測量的位置，并記錄缺口長度； 測量通過該缺口位置的試樣曲線長度，并與缺口長度之差記為Lu;
試驗前的試樣直徑記為U，則斷后伸長率A= (Lu-L0) /L0 X 100%。
[0008]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
本發(fā)明所提供的測量方法根據(jù)材料的斷后伸長率的定義，采用3D重建技術(shù)，可實現(xiàn)自動尋找最大缺口位置和計算斷后伸長率，避免了利用試樣中心點位移值擬合得到斷后伸長率，從而提高了計算斷后伸長率的準確率，為推廣小沖桿試驗技術(shù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是小沖桿試驗后的試樣3D模型；
圖2是圖1的俯視圖(顯示了斷裂缺口最大處)；
圖3是通過最大斷裂缺口的試樣曲線示意圖；
圖4是目前小沖桿試驗過程示意圖(即試樣的裝夾及加載過程示意圖)；
圖5是常見拉伸試樣的斷后伸長示意圖；
其中，1、斷裂缺口 ；2、斷裂缺口最大處；3、試樣曲線；4、沖桿；5、上夾具；6、小鋼珠；7、試樣；8、下夾具。

【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實施例來進一步的說明本發(fā)明。
[0011]采用3D掃描儀，掃描試驗后的小沖桿試樣，自動生成模型和各部位尺寸。找出斷裂缺口最大處2，確定要測量的位置，并記錄缺口長度。測量通過該缺口位置的試樣曲線3長度，并與缺口長度之差記為Lu。試驗前的試樣直徑記為U，則斷后伸長率A=(Lu-Ltl)/L0X 100%ο
[0012]下面通過具體實施例來說明:
用于小沖桿試驗的試樣:材質(zhì):15CrMo ;試樣厚度:0.507mm ；
用于測量斷后延伸率的標準試樣:直徑為5mm，標距為25mm圓棒試樣。
[0013]在24°C下進行小沖桿試驗和標準拉伸試驗。
[0014]標準試驗測定斷后伸長率為:A=28.70%
本方法測定值:
小沖桿試樣測定值為:LU=12.79471mm ；L0=1mm ;測得斷后延伸率為:27.9471%
采用小沖桿常用方法測定值:
斷后延伸率A、中心點位移Umax和試樣厚度t，經(jīng)過大量的公式擬合，得到的關(guān)系式為:
A=13.158Umax / t_20.756
其中Umax測得值為:1.99096mm
帶入公式測得:A=30.9053%
并且上述關(guān)系式通過大量的擬合而得，但對某一材料講，有一定的誤差。
[0015]通過上述計算，可以得出本專利提供的方法簡單可行，計算準確。
[0016]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種計算小沖桿試驗斷后延伸率的計算方法，其特征在于:其包括以下步驟: 1)采用3D掃描儀，掃描經(jīng)小沖桿試驗后的圓盤狀試樣，自動生成其模型和各部位尺寸； 2)找出斷裂缺口最大處(2)，確定要測量的位置，并記錄缺口長度；3)測量通過該最大斷裂缺口位置的試樣曲線(3)長度，并與缺口長度之差記為Lu； 4)將試驗前的試樣直徑記為U，則斷后伸長率A=(Lu-Lci)ZlciXlOO?^
【文檔編號】G01N3/00GK104316389SQ201410481864
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月21日
【發(fā)明者】鄭相鋒, 牛曉光, 姜運建, 王慶, 柯浩 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗所