ICS 77.040.10 H 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T386842020
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
Metallicmaterials-Sheetandstrip-Biaxial stress-straincurveby
means ofbulgetest-Opticalmeasuring systems
(SO16808.2014Metallicmaterials-—SheetandstripDeterminationof biaxial stress-straincurvebymeansofbulgetestwithopticalmeasuring
systems,MOD)
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/T38684—2020
目 次
前言
范围 2 符号和说明 3 原理
试验设备 5 光学测量系统 6 试样 7 试验程序
4
顶点曲率变形和应变的评价方法双轴应力-应变曲线的计算
8
9
10试验报告附录A（规范性附录） 光学测量系统的验证程序附录B（资料性附录） 基于响应面的曲率计算附录C（资料性附录） 届服和加工硬化曲线等轴应力点的确定参考文献
X
0
12 13
19 GB/T38684—2020
前 言
本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO16808：2014《金属材料 薄板和薄带光学测量系统测定胀
形试验双轴应力-应变曲线的方法》。
本标准与ISO16808：2014相比，在结构上的调整是：删除了附录A，将后续附录重新排序。 本标准与IS016808：2014相比存在技术差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位
置的垂直单线（）进行了标示，本标准与IS016808：2014的技术差异及其原因如下：
将第5章中的注改为正文，以引出规范性附录A（见第5章）：增加了激光刻蚀的制样方法，并增加相应的注，以丰富网格类试样的加工方式，并提高散斑类试样的试验成功率（见6.2.2)；删除了“这个时间范围能达到试验过程较缓慢，应变速率可被接受且时间成本较为经济的目的（见IS016808：2014的7.4)；将原理有关定义坐标轴的描述移至7.6，便于标准使用者理解（见7.6，IS016808：2014的第3 章）；增加了“附录B中给出了个计算曲率和应变的替代方案”，以引出附录B(见8.5)；删除了试验报告中的实验室名称（见ISO16808：2014的第10章）。
本标准做了下列编辑性修改：
在附录A中增加了在玻璃下进行标定的注释，提高标定成功率及光学测量系统精度（见附录 A，ISO16808：2014的附录B)；修改了B.1，将ri10"10mm改为r.1o0≤10mm，修正国际标准编辑性错误（见附录B， ISO16808:2014的附录C)；在表C.1中增加M标注，便于读者理解及使用。
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：宝山钢铁股份有限公司、道姆光学科技（上海）有限公司、大连理工大学、深圳万测
试验设备有限公司、冶金工业信息标准研究院。
本标准主要起草人：张建伟、杨新、董莉、方健、何祝斌、侯慧宁、黄星。
1 GB/T38684—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
1 范围
本标准规定了金属材料薄板和薄带的双轴应力-应变曲线胀形试验光学测量方法的符号和说明、原理、试验设备、光学测量系统、试样、试验程序、顶点曲率变形和应变的评价方法、双轴应力-应变曲线的计算及试验报告。
本标准适用于厚度小于3mm的金属薄板和薄带，在纯胀形过程中测定其双轴应力-应变曲线。 注：本标准中的术语“双轴应力-应变曲线"是简称。试验所测定的是“双轴真应力-真应变曲线”，
符号和说明
2
本标准使用的符号和说明见表1。
表 1 符号和说明
符号 dar d g R; h to
说明凹模直径（内径) 压边圈直径(内径) 凹模圆角半径（内部）拉深试样高度（外表面）试样初始厚度（未加工）
单位 mm mm mm mm mm mm MPa 一 mm mm mm mm / MPa
试样真实厚度腔体压力标准偏差(均方根)
p rms p T1 T2 T1,100 aib, Gs . t1 t:
曲率半径确定曲率的曲面半径确定应变的曲面半径
用100mm凹模确定的曲面半径
响应面系数双轴应力工程应变真主应变真次应变
一
1 GB/T386842020
表1(续)
符号 t3 Eg s de dz
说明厚度真应变等效真应变截面的坐标和长度方向的位移移动校正后的位移
单位
mm mm mm
原理
3
使用凹模和压边圈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[记录试样的变形演化。根据获得的变形数据，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]中提到及述的使用光学测量系统的账形试验之外，还有参考文献[4工56]中提及的激光
系统，以及参考文献[7[8[9]中提及的触觉系统，对胀形试验同样适用，但本标准中未包含这些方法。
说明： to p dar 凹模直径（内径）：
试样初始厚度（未加工）；腔体压力；
曲率半径：厚度真应变：试样真实厚度；一拉深试样高度（外表面）。
ts t h
图1 胀形试验原理
4 试验设备
4.1 胀形试验应在一台配备凹模、压边以及液体腔的设备上进行。推荐的设备如图2所示。
2 GB/T38684—2020
说明：
一应变测量系统；一压边圈；一液体腔；一压力测量系统。
2.
3.
图2推荐的试验设备（原理图）
4.2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一个网格点XYZ坐标的变化来确定其几何变形，从而计算试样胀形中心区域的形状变化和真应变曲线。 4.3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，和=2.厚度方向应变E3，以及胀形试样圆顶的曲率半径e。 4.4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。 4.5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。压边力应足够高从而保证压边圈的密闭性。试样在压边圈和凹模之间不应发生移动。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。 4.6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。 4.7推荐使用压延筋（或在圆形表面形状类似的装置）来阻止材料流动。压延筋的使用不应使材料产生裂纹。压延筋的位置可位于凹模和压边圈之间。压延筋的尺寸宜避免在试验过程中阻止材料流动，造成材料过度弯曲和起皱。 4.8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。这种插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，玻璃板应擦抗干净，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。 4.9推荐的最小凹模直径与试样初始厚度的比d/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（5Xt。）～（15Xt。）（最大15mm）。
3 GB/T38684—2020
说明：
光源；一摄像头；玻璃板；试样；一流体介质。
图3挡油板和照明灯位置示意图 GB/T38684—2020
5光学测量系统
为测定试样表面曲率半径e，以及真应变e1和E：，推荐光学测量系统需具备以下特性：
基于2个或者更多个摄像头的光学传感器。
a
b) 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：
dai 50
g ms
d) 曲率的测定要求在直径为1/2d。的压边圈同心圆区域内，测量的精度可通过测试光学测量系
统来进行验证，见附录A。轴坐标的精度宜满足：
rms(de), _rms(de) . 100 mm
≤0.015mm
d.sr
注：应变测量精度：rms（e，）=0.003，Tms（e，）=0.003。对于上述均方根中提到的每个真应变的值，可接受的测量
范围如下：
tl=0，可接受的测量范围：0.003~0.003； t…=0.5，可接受的测量范围：0.479~0.503。
e）丢失的测量点：为了避免曲率的不连续性，在直径为压边圈直径一半的同心圆内，只允许丢失
不超过5%的测量点（不包括内插的点）。如果相邻的两点丢失，则不应将该点拟合到圆内。
6试样
6.1总则
待测试样应平整且被压住后材料无法流动。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。
6.2 网格的使用
6.2.1 网格的种类
对于光学测量系统，网格应满足以下要求： a) 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。
6.2.2 网格的制备
网格（方形、圆形或点）宜有明显的对比度，并且不会产生切口效应或改变材料的微观组织。一些常
用的网格加工技术如下：
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
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