Определение значения r по ISO 10113
Значение r (или, точнее, вертикальная анизотропия) представляет собой одну из типичных характеристик испытания на растяжение наряду с условным пределом текучести, прочностью при растяжении, пластической деформацией, деформацией разрушения и экспонентой упрочнения (значение n). Все эти характеристики предназначены для определения свойств металлических материалов, их используют в области исследований и разработок, а также для контроля качества и предстартовых проверок. Соответствующие стандарты: ISO 10113, ASTM E517 и JIS Z2254.
Что такое значение r? Значение ISO 10113 Примеры Видео Оборудование Загрузки
Что такое значение r по ISO 10113?
"Значение r у нагруженного в процессе (одноосного) испытания на растяжение металлического образца представляет собой „соотношение истинной пластической деформации ширины и истинной пластической деформации толщины“. (Определение из стандарта DIN EN ISO 10113).
Т.е. для расчета значения r необходимо измерение истинной пластической деформации ширины и толщины в пределах зоны равномерной деформации. Однако, т.к. значительно проще вместо изменения толщины измерить продольную деформацию, в основе стандарта лежит модель постоянного объема в зоне до максимального усилия Ag (зона равномерной деформации). Если исходить из того, что объем вплоть до пластической деформации экстензометраr- при максимальном усилии Ag остается постоянным, то для определения значения r изменение толщины можно заменить изменением длины (продольной деформацией).
Процедуры и методы по ISO 10113
В стандарте ISO 10113 регламентированы три процедуры и два метода для определения значения r.
3 процедуры: При автоматической процедуре как продольная, так и поперечная информация измеряется одним экстензометром. Также существует полуавтоматическая процедура, при которой экстензометр измеряет только продольную деформацию, а также ручная процедура, при которой как поперечную, так и продольную деформацию измеряют вручную.
При ручной и полуавтоматической процедуре значение r определяют по методу одной точки. При этом значение r получают при определенной степени пластического растяжения (например, определение значения при пластической деформации в 2% и 5%)
С другой стороны, автоматическая процедура дополнительно предлагает возможности метода регрессии, который охватывает весь диапазон деформации. Из данных истинной пластической продольной деформации и истинной пластической поперечной деформации в регламентированном диапазоне деформации определяется наклонная.
Рекомендуется использовать метод регрессии, поскольку он предлагает более надежные значения r, т.к. усреднение выполняется по всему диапазону, а не делается только „моментальный снимок“, как при методе одной точки (где определение проводится исключительно при 2 или 5% пластической деформации).
Изменение стандарта ISO 10113: анализ всей расчетной длины
Вплоть до 2020 г. определение значения r по ISO 10113 базировалось на том предположении, что металлический материал в области вплоть до зоны равномерной деформации Ag не проявляет сужения в пределах рабочей длины. Исходя из этого, ширина определяется локально в центре образца, и считается, что это значение является действительным для всей расчетной длины. Фактически же сужения в большей или меньшей степени (в зависимости от материала) возникают уже в течение равномерной деформации. У материалов со значением r больше 1 поведение явно поддается измерению. Это доказано различными исследованиями.
Т.е. для получения более реалистичных измеренных значений следует определять значение r по всей расчетной длине, т.к. оно включает в себя сужение материала.
По этой причине в августе 2020 г. в стандарт ISO 10113 было внесено изменение.
Изменение стандарта ISO 10113 (2020-08) для увеличения воспроизводимости значений r
Начиная с издания 2020 г., стандарт ISO 10113 (2020-08) рекомендует "для определения актуального уменьшения ширины использовать экстензометры, способные измерять уменьшение ширины в нескольких точках, в идеале равномерно распределенных по всей расчетной длине."
Это изменение в стандарте должно обеспечить получение реалистичных результатов испытаний и повысить их сравнимость. Кроме того, эту процедуру легче понять, т.к. для поперечной и продольной деформации рассматривается один и тот же объем образца.
Специально для этой рекомендации стандарта фирма ZwickRoell предлагает датчикvideoXtens T-160 HP. Он проводит измерения по 10 осям с равномерным распределением по всему диапазону измерения. Он выдает не только реалистичные значения r по ISO 10113, но и другие прецизионные высокоточные значения, т.к. он специально разработан для подобных испытаний.
Примеры значений r различных материалов по ISO 10113
| Сталь | Значение rm | ∆значение r |
|---|---|---|
| Сталь глубокой вытяжки DC04 | 1,85 | 0,70 |
| IF-сталь DC06 | 2,15 | 0,55 |
| Изотропная сталь H250G1 | 1,05 | 0,00 |
| TRIP-сталь TRIP700 | 0,85 | -0,02 |
| Двухфазная сталь H300X | 0,95 | -0,10 |
| Нержавеющая сталь X5CrNi18-10 | 1,00 | -0,30 |
| Алюминий AlMg5Mn (мягкий) | 0,66 | -0,21 |
| Алюминий AlSi1,2Mg0,4 (T4) | 0,64 | 0,20 |
| Медь Cu | 0,80 - 0,95 | |
| Бронза CuSn | 1,00 | |
| Латунь CuZn37 (мягкая) | 0,91 | -0,03 |
