ICS 77.040.10 H 22
E
中华人民共和国国家标准
GB/T30069.2—2016
金属材料 高应变速率拉伸试验第2部分：液压伺服型与其他
类型试验系统
Metallic materials-Tensile testing at high strain rates-
Part 2:Servo-hydraulic and other test systems
(ISO26203-2:2011,MOD)
2016-11-01实施
2016-02-24发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T30069.2—2016
目 次
前言引言
范围 2 规范性引用文件
1
术语和定义 4 符号原理 6 设备 7 试样
3
9
试验程序试验评价
9
10 试验报告附录A（资料性附录） 试验设备附录B（资料性附录) 试样尺寸示例附录C（资料性附录） 工程应力-应变曲线示例参考文献
11
13 14 GB/T30069.2—2016
前言
GB/T30069《金属材料高应变速率拉伸试验》分为2个部分： —第1部分：弹性杆型系统；
第2部分：液压伺服型与其他类型试验系统。 本部分为GB/T30069的第2部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分使用重新起草法修改采用ISO26203-2：2011《金属材料高应变速率拉伸试验 第2部分：
液压伺服型与其他类型试验系统》。
本部分与ISO26203-2：2011的技术性差异及其原因如下：
在第2章“规范性引用文件”中用GB/T228.1代替ISO6892-1，以适应我国的技术条件（见第 4章、第5章、第7章和第9章）；
本部分还做了以下编辑性修改：
在第6章中增加“注：采用摆锤系统时，可参考GB/T30069.1一2013中附录D”；删除了表1中未出现的符号Sp及说明； -将第1章“范围”进行修改；对参考文献进行重新排序。
-
本部分由中国钢铁工业协会提出。 本部分由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本部分起草单位：宝山钢铁股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、深圳万测试验设备有限公司。 本部分主要起草人：方健、周冶东、董莉、安建平、侯捷。
1 GB/T 30069.2—2016
引言
许多工程材料在变形直至塑性失效的过程中表现出与应变速率正相关的特征，即随着加载应变速率的提高，材料的屈服强度与失效（断裂)应变也提高。由于通过数值模拟的方法可有效降低对汽车碰撞这一高成本长时间试验的需求，因此获得材料性能随应变速率的相关信息对汽车结构的碰撞可靠性评价而言非常重要。有关碰撞类型加载的数值模拟需获得材料在较高应变速率条件下的应力-应变曲线。根据GB/T228.1仅可获得材料的准静态拉伸结果，即应变速率低于或等于0.008s-1，这一应变速率不适用于零部件材料高于准静态应变速率的实际变形行为
= GB/T30069.2—2016
表1(续)
符号 tt
单位 s
说明
从试验开始至断裂所经历的时间伸长断后伸长率注：对于非比例试样，可对符号A加下标注明原始标距的长
A
%
度（单位：mm），例如A20mm表示原始标距长度L。= 20mm试样的断后伸长率
延伸最大力(F）塑性延伸率，即最大力（F）塑性应变最大力(F）总延伸率，即最大力（Fm）总应变应变实时工程应变塑性工程应变总工程应变塑性真应变总真应变速率初始位移速率名义工程应变速率=Vo/L。[式(1)] 平均工程应变速率=A/t:[式(4)] 即时工程应变速率=de(t)/dt 从屈服或1%应变开始至最大力应变范围内即时工程应变速率[de(t)/dt]的平均值[式(5)] 力或延伸相关测量系统采样频率上限力最大力应力工程应力真应力强度下屈服强度规定塑性延伸强度
% %
As An
% % % 一 -
e(t) epl et epl 6t
"o i mom e mm é(t) enl f.
mm s~1 s-1 s-1 5-1 s-1 Hz
Fa
N
R 6
MPa* MPa
Rat R,
MPa MPa
2 GB/T30069.2—2016
表1(续)
符号 Rm
单位 MPa
说明抗拉强度
模量弹性模量应力-应变曲线弹性段斜率
E mg
MPa MPa
:1MPa=1N/mm 如果使用最佳条件（高分辨力，双侧平均引伸计，良好的试样对中)，应力-应变曲线弹性段斜率接近弹性模量值。
5原理
测定金属材料在规定塑性应变速率下的应力-应变特征参数。在高于GB/T228.1一2010规定的应变速率下进行拉伸试验得到可靠的应力-应变曲线，力和原始标距L。伸长的测量应满足额外的要求。 本部分规定了当应变速率最高达到103s-1，并在材料发生塑性变形且力达到平衡状态时测定及评价应力与应变的试验方法。
6设备
6.1符合本部分要求的试验机（参见附录A)的工作原理是，试验所需的动能施加于试样的冲击（或加载)端，试样的另一端固定或限制于夹具内并配有力传感器（如图A.1）。高应变速率下的载荷类似于冲击载荷，因此试验机和试样通常不应固定在一起。在整个试验过程中能够提供恒定应变速率的试验机（在一定范围内，见9.3)均能满足本标准的试验要求。 6.2实施本标准的高速试验机通常采用液压伺服驱动并安装有缓冲器（见参考文献[1]）。其他的试验系统，包括飞轮撞击和落锤系统，只要符合本方法的要求均可使用。
注：采用摆锤系统时，可参考GB/T30069.1—2013中附录D。 6.3为尽可能消除附加的弯矩效应，应检查加载链上试样的对中性，加载链的对中性检查可参照文献 [4]。加载链的结构需紧凑且易安装，以缩短加载链的加速时间，同时也能使夹持部分和传感器系统保持尽可能高的固有频率。
7试样
7.1试样尺寸
7.1.1薄板材料使用板状拉伸试样进行动态试验。试样标距部分的应变速率取决于位移速率和试样平行部分的长度。平行部分较短的试样具有较高的应变速率。然而，L。必须保证一定的长度以确保原始标距长度L。在试验中处于单轴受力的状态（如图1)。因此，试样平行部分长度L。、宽度b。、厚度a。，以及过渡弧半径r的尺寸推荐如下：
-L./b。≥2; -L.≥L+b。/2;
—bo/ao≥2;
3 GB/T 30069.2—2016
6。/b≤0.5 r≥10mm。
说明：
应变片；
L。 原始标距长度； Le 平行长度； L引伸计标距；
1
ao 原始厚度； bo 平行部分原始宽度； bk 夹持部分宽度；
过渡弧半径。
图1典型的试样尺寸
7.1.2附录B给出了基于GB/T228.1一2010在动态试验中经常采用的试样尺寸。如相关方同意，也可以使用其他类型的试样（见参考文献[2]和[3])。
注：为了在高应变速率试验的起始阶段达到力平衡，选择合适的试样长度非常重要。 7.1.3试样端部应与试验机夹具匹配，并确保在试验过程中在此部位仅发生弹性变形。 7.1.4使用粘贴应变片的测力方式（如图1)时，需在试样上预先设计一个测力区（见参考文献[2］与 [5]。测力区固定或者限制在试样端部，且在此区域内不允许发生塑性变形。 7.1.5在进行高应变速率试验前需预先对设计的试样进行有效性确认。试样的确认工作通常是在 GB/T228.1一2010规定的应变速率范围内对设计的高速拉伸试样进行准静态试验。上述试验获得的材料性能结果需与按照GB/T228.1一2010所规定的试样、试验方法与试验机得到的结果一致。 7.2试样制备
应按照GB/T228.12010中附录B的方法与要求制备板状拉伸试样。此外，特别注意防止切边产生的加工硬化。推荐使用电火花切割、水射流切割、高速加工或者其他能够降低加工硬化、减小表面粗糙度和试样扭曲的加工方法。薄板试样的表面需保持原始状态，切边的表面粗糙度应尽可能小。
8试验程序
8.1速率选择
8.1.1在实施高应变速率试验前预先选取合适的作动器工作速率，以确保试样的平行长度部分在试验过程中达到预期的应变速率。初始位移速率V。可用来估算试验能够达到的名义工程应变速率，见式(1):
enom=Vo/L
·( 1 )
式中： énom 名义工程应变速率，单位为每秒(s-1）；
初始位移速率，单位为毫米每秒(mms-1）；
Uo
4