ICS 77.040.10 H 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38719—2020
金属材料 管 测定双轴应力-应变曲线的
液压胀形试验方法
Metallic materials-Tube-Determination of biaxial stress-strain curve of
tube by hydro-bulging test
2020-10-01实施
2020-03-31发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T38719—2020
目 次
前言引言 1 范围
III
IV
规范性引用文件 3 术语和定义
2
符号及说明原理设备
1
5
6
7 试样
试验程序曲率半径、应变和应力确定方法
8
9
10 结果处理· 11 试验报告附录A（规范性附录） 试验设备附录B（规范性附录） 散斑喷涂方法附录C（资料性附录） 双向应力状态等效应力-应变曲线的确定方法参考文献
12 GB/T 38719—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本标准起草单位：哈尔滨工业大学、大连理工大学、江苏界达特异新材料股份有限公司、冶金工业信
息标准研究院、东莞材料基因高等理工研究院、深圳万测试验设备有限公司、鞍钢股份有限公司、宝山钢铁股份有限公司。
本标准主要起草人：何祝斌、苑世剑、王炜、李荣锋、董莉、林艳丽、凡晓波、黄星、吕丹、方健、侯慧宁、 张坤、胡馨予、朱海辉。
II GB/T 38719—2020
引言
本标准是应用管胀形试验测定金属管在双向应力状态无摩擦影响条件下的双轴应力-应变曲线的方法。和单向拉伸试验相比，本标准所提供的试验方法可以获得更大的应变量及接近管状零件实际成形时的应力状态。本标准是金属管胀形试样的轴向和环向曲率半径、应变、应力的测量方法和确定方法。
V GB/T38719—2020
金属材料 管测定双轴应力-应变曲线的
液压胀形试验方法
1范围
本标准规定了金属材料管双轴应力-应变曲线液压胀形试验的术语和定义、符号及说明、试验原理
设备、试样、试验程序、双轴应力-应变曲线的计算和试验报告。
本标准适用于壁厚不小于0.5mm且径厚比（外径与壁厚比）大于20的圆形截面薄壁金属管（包括
无缝管和焊管）。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 GB/T15825.2金属薄板成形性能与试验方法第2部分：通用试验规程
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
DIC测量系统 digital image correlation measurement system 采用数字图像相关方法（DIC，digitalimagecorrelation），跟踪物体变形的散斑图像，计算出物体表
面全场的三维坐标、位移和应变的测量系统， 3.2
散斑speckle 试样表面随机分布的斑点。
3.3
胀形区中间点 intermediate point of the bulging zone 位于胀形区中间横截面上的壁厚最薄点。 注：见图1a)中P点。
3.4
等效应力 equivalentstress 复杂应力状态折算成单轴应力状态的当量应力。
3.5
等效应变 equivalentstrain 复杂应变状态折算成单轴应力状态的当量应变。
3.6
双轴应力-应变曲线 biaxial stress-strain curve 在双向应力状态下得到的等效应力-应变曲线。
1 GB/T38719—2020
4 符号及说明
本文件使用的符号及说明见表1。
表1符号及说明
符 号 ds d2 de dsp D. F F. h h iod L Lo L p R。 R. Rm AR ARand S. S und to t end tp : E6 E: 6: 7 7m* 入 Pop
单位 mm mm rad rad mm kN kN mm mm mm mm mm MPa mm mm MPa mm mm mm mm mm mm mm 一一一一 % % 一 mm
说 明
受力分析微元体中性层环向弧长受力分析微元体中性层轴向弧长受力分析微元体环向圆心角受力分析微元体轴向圆心角试样初始外径轴向推力合模力胀形区最高点距离试样轴线的距离胀形破裂时胀形区最高点距离试样轴线的距离试样长度胀形区长度夹持区长度液体介质压力试样初始外半径模具圆角半径抗拉强度试样胀形区中间点径向位移（外表面）试验结束后试样胀形区中间点径向位移（外表面）试样原始外周长胀形破裂时试样最大截面周长试样初始壁厚试验结束后试样胀形区中间点壁厚试样胀形区中间点实时壁厚胀形区中间点轴向应变胀形区中间点环向应变胀形区中间点厚向应变等效应变胀形过程中某一时刻试样的膨胀率胀形破裂时的极限膨胀率胀形区长度与试样初始外径的比值胀形区中间点环向曲率半径
2 GB/T38719—2020
表1(续）
符 号 P=p G2 Of 6: 0 a Y
说 明
单 位 mm MPa MPa MPa MPa (°) (°)
胀形区中间点轴向曲率半径胀形区中间点轴向应力胀形区中间点环向应力胀形区中间点厚向应力等效应力试样与模具圆角接触部分圆弧所对应的圆心角塞头的锥角
5原理
将试样两端密封且轴向固定，利用液体介质对试样施加内压力进行胀形，测量胀形过程中的液体压力、位移、壁厚、应变等数据，分析获得试样在内压作用条件下变形时的等效应力、等效应变并绘制应力应变曲线。试样应力分量可由液体压力、胀形区中间点P点的厚度、P点的轴向与环向曲率半径计算。 计算所得P点的应力分量和测量所得P点的应变分量用于确定试样双轴应力-应变曲线，如图1所示。
8
9
10
11
a) 受力分析示意图
b) 应力分析示意图
说明：
观察孔；管试样；右塞头；液体介质：下模；左塞头；上模；玻璃板； CCD镜头：轴向：
- 2 cY
4
L
1
4
10 11- 径向。
图1 管状试样液压胀形试验原理
3 GB/T 38719—2020
6设备
液压胀形试验所用设备应符合附录A的规定。
7试样
7.1试样为一段圆形截面的管材。 7.2试样长度由式（1)确定，见图1a）。
L=2L.+L。+5
.(1)
式中： L=(1.0~3.0)D。，推荐L=1.5D。。
7.3试样端部应去除毛刺、打磨光滑，不应存在初始裂纹或较深、较尖锐的划痕，并且制样时保证试样表面没有损伤（划痕、裂纹等缺陷）。 7.4试样外表面应清理干净以喷涂散斑，具体喷涂方法及注意事项见附录B。 7.5制样过程中应防止试样产生变形。
8试验程序
8.1试验时应记录试验温度，试验一般在室温10℃～35℃下进行。 8.2测量试样的初始壁厚、初始外径，沿环向等间隔测量出8个点，测量工具的分辨力不低于0.01mm 8.3对试验所用模具、试验装置进行必要的清洗、检查，检查压力控制系统能否正常运行和压力管路是否存在漏液， 8.4试验前，空载条件下检查设备是否能够正常运行并检查塞头和模具密封段是否配合良好。 8.5将准备好的试样放入模具中，合模后利用塞头进行扩口密封。 8.6根据8.2测量的壁厚分布确定最薄点所在区域并做标记，以便采用DIC测量系统分析数据时找到胀形区中间点， 8.7向试样内部预加注液体（乳化液或液压油），排除试样内部的气体，然后增加塞头推力以实现管端密封。 8.8利用压力传感器测量试验过程中的液体压力 8.9利用DIC测量系统，与8.8同步测量试验过程中试样表面散斑图像 8.10按同一时间刻度，记录并保存试样内压力数据和DIC测量系统所测量的变形数据。推荐每分钟至少记录60组数据。为了保证足够的数据量，胀形测试过程中应至少拍摄100张图像。 8.11按照一定的增压速率（推荐0.05MPa/s～0.1MPa/s）加载直至试样破裂，结束试验，记录胀破压力值，保存试验数据。 8.12为保证获得至少三个有效的试验结果，应准备足够多的试样。
9曲率半径、应变和应力确定方法
SAG 9.1曲率半径（pspPop）
需要求解的曲率半径为胀形区中间点的轴向和环向曲率半径。试样胀形时中间点附近区域外表面轴向的轮廓为椭圆形，环向的轮廓为圆形。以胀形区中间点为中心在DIC测量范围中选择一个局部矩
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