《塑性成型原理》实验指导书2010年

1《塑性成型原理》课程实验指导书上海工程技术大学材料工程学院材料加工工程系2010～2011年2实验须知1．上试验课前，必须预习课程试验指导书及相关的讲课内容，明确试验目的及步骤，并做好进行试验数据记录的准备（试验指导教师有检查预习情况的责任，对未预习者，不得进行试验）。2．进入试验室后，必须听从试验指导老师及相关人员的指导，遵守试验室有关制度。3．进入试验室后，必须听从试验指导教师或相关人员介绍设备使用情况，待熟悉设备后，经指导教师同意方能开动设备。4．使用试验设备前，必须按照试验指导书中所规定的试验步骤进行相关试验。进行试验时，思想必须集中，要安全操作试验设备，避免实事故发生。5．实验完毕后，必须整理试验场地（须将试验设备擦拭干净，上油，打扫试验场地等）。6．学生必须爱护国家财产，如有损坏仪器、设备、工具、量具等物，应立即报告实验指导教师及相关人员。属自然损坏，酌情处理；属故意损坏，除责令其检查外，应呈报学校进行处理。7．试验试样原则上不准拿出实验室，如确实因测量未完成或其他情况，须得到实验指导老师同意，方能办理借出手续。8．实验报告内容包括实验目地，步骤，使用仪器设备、工、模具以及测量数据及其结果分析等各方面。实验数据需用曲线表示出来时，一律用方格纸描绘。9．实验报告一律用学校所规定的统一的实验报告纸撰写，在实验结束后一周内交给课程指导教师。3实验一真实应力－应变曲线的测定与绘制一、实验目的1、学会真实应力－应变曲线的实验测定和绘制2、加强对真实应力－应变曲线物理意义及用途的认识二、实验用材料、使用工具及仪器设备1、试样：20＃钢，其尺寸如图1所示图1试样尺寸2、工具：游标卡尺、钢皮尺、冲子、光滑垫板3、仪器设备：600KN万能材料试验机三、实验内容真实应力－应变曲线反映了试样随着塑性变形程度增加，流动应力也相应不断上升，因此真实应力－应变曲线又称为硬化曲线。真实应力－应变曲线的变化主要与实验材料的化学成分、组织结构、变形温度、应变速度等因素的影响有关。现在把一些相关的影响因素固定下来，在室温条件下拉深中碳钢（退火状态）标准试样，由拉力传感器、行程仪及有关仪器记录下“拉伸力－行程曲线”，并在拉伸时实测瞬时载荷下试样的瞬时直径，记录与之相对应的拉伸力；特别要注意在缩颈开始时的载荷及直径，缩颈后的瞬时载荷和瞬时直径的测量、记录；然后计算真实应力－应变曲线)(fY。4四、实验步骤1、用游标卡尺测量试样原始尺寸，将拉伸试样用冲子标定标距。2、装夹试样并调整试样机的测量系统。3、进行拉伸试验，拉伸试验时实测瞬时载荷iP及对应的试样瞬时直径id，直至拉断为止。测量拉断后的试样尺寸iL，kd。4、从材料试验机记录装置上取得拉伸图LP曲线。将记录值和计算值填入表1，表2中。五、实验数据处理通过记录的瞬时载荷iP及对应的试样瞬时直径id，求出下列数据并将数据列于表1中。1、瞬时截面积：)(4/22mmdFi2、真实应力（实测）：)/(/2mmKNFPYii3、相对伸长（实测）：1/220idd（至缩颈点）；断裂点：00/)(LLLk表1实测瞬时载荷iP、试样瞬时直径id求真实应力（换算）'Y、相对伸长%瞬时载荷)(KNPi瞬时直径id)(mm瞬时截面积)(2mmFi真实应力（实测）)/('2mmKNY相对伸长（%）拉伸图LP曲线上取点、、LPi求名义应力、真实应力（换算）'Y、相对伸长%54、名义应力：)/(/20mmKNFP5、真实应力（换算）：)/)(1(2'mmKNY（至缩颈点）6、相对伸长（换算）：0/LL表2LP曲线上取点、、LPi求名义应力、真实应力（换算）'Y、相对伸长%载荷)(KNPi试样伸长)(mmL名义应力)/(2mmKN真实应力)/(2'mmKNY相对伸长(%)六、实验报告内容说明实验目的、实验试样、设备、实验过程等，求出相关数据，作出如下曲线：1、拉伸图LP曲线（从拉伸试验机上取得）；2、条件应力－应变曲线；3、真实应力（换算）－应变曲线'Y-；4、真实应力（实测）－应变曲线Y-；并写出实验体会七、实验思考题1、什么是真实应力－应变曲线，真实应力－应变曲线有什么用途？2、真实应力－应变曲线如何与条件应力－应变曲线换算？6实验二杯突试验一、实验目的1.学习确定板料胀形性能的实验方法。2.了解杯突试验机的构造及操作。二、实验材料、使用工具与仪器设备1.材料：08、H62、Al板材。尺寸：80×80×1mm2.工具：杯突试验模具、冲头半径R10、凹模φ27、垫板φ333.设备：BT--6型杯突试验机一台。三、实验内容它是测定板材冲压性能的一种试验。在杯突机上用一定规格的钢球或球状冲头向夹紧于规定的环形凹模内的试样施加压力,直至试样产生微细裂纹为止。此时冲头的压人深度称为材料的杯突深度（IE）值。该值反映了板材在胀形成形时的冲压性能，IE值越大，胀形成形性能就越好。四、实验步骤1.先将手柄转到反和慢的位置上。2.在试样与冲头接触的一面和冲头球面上涂上一层润滑油。3.夹紧试样,使压边力控制在2KN左右。4.将手柄转到正,并逐步转动调速手柄向快移，速度在10mm/min左右,在接近破裂时降速,见裂纹出现即停机,读出其数值,记录杯突深度、最大冲压力及压边力于实验记录表内。5.手柄转到反,启动按钮,取出试样。五、实验报告1.简述杯突深度值与板料冲压性能的关系。2.填写实验记录表。3.实验体会。7实验记录表：材料08H62纯A1杯突试验第一次第二次第三次第四次平均最大冲压力第一次第二次第三次第四次平均压边力第一次第二次第三次第四次平均8试验三、板料冲压成形的CAE分析（杯突试验验证）一、试验目的通过采用专业板料冲压成形CAE分析软件，对板料进行杯突胀形试验过程进行计算机数值模拟，通过数值模拟试验，重点掌握各种材料力学性能参数对板料冲压成形性能的影响规律。二、试验材料及试验设备1．试验用材料：08钢、H62黄铜、纯AL板料材料规格：80×80×1mm本试验材料通过单向拉深试验，以及查找相关材料手册确定进行计算机CAE分析时的关键材料力学性能参数（值值值材料密度值RNKs;;;;），2.工具：杯突试验模具、冲头半径R10、凹模φ27、垫板φ33本试验通过对杯突试验模具进行UG建模，确定计算机CAE分析试验的FEM模型。试验中采用的工艺参数与实际杯突试验的相关参数吻合。3.设备：PC机，并安装专业软件ETA/DYNAFORM。三、试验内容根据材料单向拉伸试验，以及相关材料手册，对实际杯突胀形试验所采用的材料08钢、H62黄铜、纯AL板料的相关材料力学性能参数进行计算机CAE分析，着重了解在杯突试验中，主要的材料力学性能参数（值值值RKs;;;）；压边力在合理变化范围内对整个板料冲压成形性能的影响规律。（重点考察对成形工件应力、应变以及最大冲压力，IE值的变化规律。四、试验内容及步骤1．根据杯突试验的模具及材料几何参数，采用UG软件进行3D建模，并导入件ETA/DYNAFORM软件中，建立合理的FEM分析模型。2．对试验用板料进行参数设置：分别材料08钢、AL、H62黄铜，对材料参数菜单中的相应的材料参数进行数值设置。不同材料根据材料参数的取值范围，重点对影响板料冲压成形具有显著作用的材料参数：值值值值RNKs;;;;，9根据具体材料分别进行数值三等分取值设置。并根据数据的设定进行相应的计算机CAE分析，通过调整压边力大小，以及冲压深度，最终获得杯突试验时材料胀形的临界状态的FLD图。并对此状态下材料的各种成形性能进行分析：应力、应变的变化规律，最大冲压力的大小以及IE值等的变化规律。3．将计算机CAE分析的试验结果与实际杯突试验获得的试验数据进行比较。4．根据试验结果，填写试验数据记录表，并报告撰写试验报告。五、试验报告要求1．根据学校试验报告撰写规范进行具体试验报告的撰写。2．对试验中出现的问题及解决方法进行详尽的记录，简述主要材料力学性能参数与板料冲压性能的关系，对进行板料冲压成形进行CAE分析的体会。实验记录表：试验内容材料力学性能参数08H62纯A1杯突试验采用第一组参数采用第二组参数采用第三组参数最大冲压力采用第一组参数采用第二组参数采用第三组参数压边力采用第一组参数采用第二组参数采用第三组参数IE值采用第一组参数采用第二组参数采用第三组参数