style="width:8.37328in;height:5.15988in" />GB/T 34477—2017 本文是学习GB-T 34477-2017 金属材料 薄板和薄带 抗凹性能试验方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了金属材料薄板和薄带(以下简称金属板)在准静态试验条件下抗凹性能的术语和定
义、试验原理、试样制备、试验设备、试验程序、结果评定和试验报告。
本标准适用于冲压成形用金属板的抗凹性能试验。
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/T 16825.1 静力单轴试验机的检验 第 1
部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与
校准
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
挠 度 deflection
L
在试样表面施加特定力时，用压头总位移所表征的材料变形量。
3.2
凹 痕 dent
试样在受力区域发生的凹陷。
注：非产品设计或加工时留下的凹陷。
3.3
凹痕深度 dent depth
D
抗凹试验过程中，初次加载至规定初始力，及首次循环加载后再次加载至规定初始力时，对应两次
位移值之差。
3.4
目视凹痕深度 first visible dent depth
D、
最初所能观察到的凹痕深度。
注：该值受油漆颜色、试样表面曲率以及凹痕影响区域等多种因素影响，该值范围通常为0.02
mm～0.1 mm。
3.5
凹痕初始力 dent initiation load
临界凹痕力
Fp
形成规定凹痕深度所施加的力。
GB/T 34477—2017
3.6
抗凹性能 dent resistance
试样抵抗凹陷的能力。
3.7
参考力 reference load
F.
在力-位移曲线上作为测定凹痕深度起始点与结束点所对应的恒定力值。
3.8
参考位置 reference position
P.
预加载过程中，载荷达到参考力时对应的位移值。
3.9
后期力 post-load
Fp
完成最后一次循环加载后，为准确测定总凹痕深度再次施加的力。
3.10
零位移 zero displacement
So
完成一次循环加载后，下一个加载过程(或施加后期力)中载荷达到参考力时对应的位移值。
3.11
准静态凹陷 quasi-static denting
试样在低加载速率下产生凹痕的过程。
3.12
初 始 刚 度 initial stiffness
K;
试样力-位移曲线初始线性部分的斜率。
3.13
失稳效应 buckling effect;oil canning
试样表面发生凹陷恢复的现象，包括硬失稳效应与软失稳效应。
见图1。
style="width:8.37328in;height:5.15988in" />GB/T 34477—2017
位移(S)/mm
说明：
1——硬失稳效应；
2——软失稳效应。
图 1 抗凹性能试验失稳效应示意图
3.14
硬失稳效应 hard buckling effect;hard oil
canning
失稳效应反映在力-位移曲线上，表现为经历开始时单调递增阶段后，力-位移关系偏离线性，较小
的力增量即能产生较大的位移变化(即曲线上斜率为零的部分，见图1)。
3.15
软失稳效应 soft buckling effect;soft oil
canning
失稳效应反映在力-位移曲线上，表现为局部斜率趋近于零的区域(力值为正，见图1)。
3.16
失稳效应力 buckling effect load;oil canning
load
F.
发生失稳效应的最小力。硬失稳效应力(F)
是力-位移曲线上第一次出现斜率为零的点所对应的
力，软失稳效应力(F) 是力-位移曲线上斜率最小的点所对应的力。
本标准所用的符号和说明见表1。
表 1 符号和说明
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表 1(续)
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采用规定形状的压头以规定的位移速率垂直于金属板试样表面施加作用力形成凹陷，记录力-位移
曲线、测定凹痕深度、失稳效应力、初始刚度等抗凹性能参数。
6.1.1
根据图2所示的模具示意图对金属板进行预变形，制作成实验室抗凹性能试验所使用的试样，
该试样可应用于循环增量加载试验与硬失稳效应试验。
GB/T 34477—2017
单位为毫米
style="width:9.8799in;height:5.34666in" />
说明：
R — 冲头与凹模的圆角半径13 mm;
R,— 冲头曲率半径940 mm;
dp— 冲头直径210 mm。
图 2 预变形模具截面示意图
6.1.2 如相关方对试样有热处理要求，也可对预变形试样按协议进行热处理。
6.1.3 如相关方协商一致，试样也可直接采用实际冲压后的整体零部件。
注：实验室预变形试样的几何形状与材料性能对抗凹试验结果有影响，通过实验室预变形试样测定的材料抗凹性
能结果不宜直接应用于实际条件，仅作为评价材料性能优劣的参考指标。
采用曲率半径940 mm、 直径210 mm
的圆柱状钢制球形冲头，凹模与冲头的圆角半径均为13 mm
(如图2所示)。冲头、圆角、拉深筋(珠)的表面粗糙度应优于0.2 μm。
抗凹性能试验所用的预变形试样有以下两种标准类型：
——循环增量加载试样：长305 mm, 宽305 mm;
—— 失稳效应试样：长305 mm, 宽127 mm。
6.3.2.1
制作预变形试样应确保压边圈在冲压时牢固压住试样实现对样条2%的双向拉伸变形。标准
GB/T 34477—2017
循环增量加载预变形试样的尺寸如图3所示，试样图片与其他类型试样参见附录
A。
6.3.2.2 可在待冲压的试样中央，标识直径为100 mm
的初始圆网格，通过测量冲压后的初始圆直径变
化评估双向拉伸预变形是否达到2%的条件，也可采用其他方式如三维全场光学应变测量技术等。
6.3.2.3
通过控制冲头的冲压深度可实现不同的预变形量，典型材料冲压深度与变形量的经验对应关
系参见附录 B。
单位为毫米
style="width:9.6867in;height:3.57984in" />
说明：
R ——冲头或凹模半径；
R,— 冲头曲率半径。
图 3 循环增量加载预变形试样尺寸图
7.1.1
用于抗凹性能试验的设备应具有加力系统、力测量系统、位移测量系统、钢制压头，具备足够的
系统刚度并应有固定装置以防止试样在测试过程中发生偏移或旋转。
7.1.2
压头应能在任意位置定位，采用单头或多轴联动机械装置以确保压头在加载点处与试样表面垂
直。试验设备应能在加载与卸载过程中保持恒定速率。
注：采用多轴联动机械装置便于调节压头与试样表面垂直。
7.1.3 具有数据采集、存储、分析的功能，应至少能够采集25 mm
位移内的数据，采样频率应满足在
25 mm 位移范围内至少记录2500个数据点。
7.1.4 试验设备应能完整记录加载以及卸载两个阶段的力-位移曲线。
加力系统的压头应具备足够行程，应配备力传感器与位移传感器。加力系统应确保在加载点处压
头垂直于试样表面，整个试验过程中压头应保持初始压入角，偏差小于2.5°且不发生移位或打滑。
设备应具有足够的系统刚度，并尽可能消除加载链的系统间隙。
采用直径为25.4 mm 的半球形钢制压头，材料硬度大于55 HRC, 表面粗糙度 Ra
不大于0.2 μm,
如图4所示。
GB/T 34477—2017
style="width:1.99341in;height:2.39338in" />
图 4 钢制压头
力测量系统按照GB/T16825.1 进行校准，并且其准确度应为1级或优于1级。
压头位移测量分辨力应不劣于0.01 mm,0mm～16
mm行程范围内误差应不超过±0.02 mm。
除非另有规定，试验一般在室温10℃~35℃范围内进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为
23℃±5℃。在加载与卸载过程中压头应保持50 mm/min±5 mm/min 的恒定速率。
将预变形后的待测试样固定在支座上，标注并清洁测试区域，调节加载机构使压头垂直于试样待测
区域的表面。按以下步骤进行试验，记录每一步的力-位移曲线；
a) 施加5 N～50N 的参考力(F,), 随后卸载至0 N,
记录力-位移曲线，确定后续位移测量的基准 点，即参考位置(P,);
b)
按一定力增量(△F)循环加载至产品标准规定的力值，记录每一循环周次的力-位移曲线，产品
标准没有规定时，由相关方协商确定；
c) 如需测定总凹痕深度(D), 应在最后一次加载循环后施加合适的后期力(F),
以确保数据 准确。
注1: 通常情况下每一循环周次的△F 为20 N。
注2: 可选取第一次循环加载5 N 至50 N 内任一点确定P.。
最后一次加载循环后施加与F, 相同的F。,可使 D. 值
更准确。
注3:如需测定某一力下的凹痕深度，则仅需实施一次加载、卸载与后期力的步骤即可。
将预变形后的待测试样固定在支座上，标注并清洁测试区域，调节加载机构使压头垂直于待测区域
的试样表面。按以下步骤开展硬失稳效应试验：
a) 测试第一个平行试样，按8.2规定逐次施加10N
的递增力直至试样发生硬失稳效应，记录此 时的力值；
b) 测试第二个平行试样，施加5 N～50N 的力(F,), 随后卸载至0 N,
记录力-位移曲线，确定后 续位移测量的基准点，即参考位置(P);
c) 继续加载试样至第一个平行试样所测得的力值，随后卸载至0 N,
记录力-位移曲线；
d) 试验结束前施加合适的后期力(Fp)。
GB/T 34477—2017
预加载过程中，设定的参考力(F,) 所对应的位移定义为参考位置(P,)。
后续加载中，加载至 F, 对
应的位移是计算上一加载周次凹痕深度的零位移(So;)。
注：例如50 N 加载形成的凹痕深度是70N
加载周次确定的零位移与参考位置之差值，如图5所示，以此类推。
参考位置(P.) 与零位移(So;)的差值为该加载周次的凹痕深度，即D;=So-P。
是后期力确定的零位移(Sop)与预加载确定的参考位置(P,) 之差值，即D₁=Sp-P,
凹痕总深度(D,)
如图5所示。
style="width:7.55326in;height:6.79998in" />
说明：
1——50N 时的凹痕深度(D₁=So-P,,F₁=50N);
2——100N 时的凹痕深度(D₂=So₂-P,F₂=100
3——150 N 时的凹痕总深度(D₃=Sp-P,,F₃=150 N)。
图 5 循环增量加载试验计算凹痕深度示意图
9.3 确定凹痕初始力或临界凹痕力(Fp)
测定每一加载周次的最大力(F,) 及所对应的凹痕深度(D;),
对照给定的首见凹痕深度(D、),选取
D、两侧紧邻的(D;,F;) 数据对，利用线性回归公式，计算确定Fp。
为特定力(F;) 加载周次中最大力对应的位移(S;) 与参考位置(P) 的差值，即
L;=S;-P。 一 般
选取50 N、100 N、150 N进行测量，通常用于检测试验的重复性。
GB/T 34477—2017
在加载力-位移曲线上选用起始弹性段的数据对通过最小二乘法线性拟合计算得到，如图6所示。
style="width:7.36666in;height:4.22686in" />
位移(S)/mm
说明：
图 6 拟合计算初始刚度示意图
9.6 确定失稳效应力(F.,Fuh,Fus)
根据力-位移曲线计算力对位移的一阶导数与位移关系，并绘制曲线，即dF/dS-S,
见图7。若 dF/ dS-S 曲线上的最小值为负值，则曲线第一次与横轴(X
轴)的交点，即dF/dS=0 对应的力为硬失稳效 应力，即Fm; 若 dF/dS-S
曲线上的最小值不为负值，则曲线上的最小值所对应的力为软失稳效应力，
即 Fus。
一些薄板试样在不同力下会发生不同的失稳效应，试验时需分别加以记录。
style="width:8.20006in;height:4.78633in" />
位移(S)/mm
说明：
2——软失稳效应力(F)。
图 7 绘制 dF/dS-S 曲线及确定失稳效应力示意图
GB/T 34477—2017
试验报告应包含以下内容：
a) 本标准编号；
b) 试样的类型(实验室预变形试样或零部件成品);
c) 试验条件；
d) 试样标识(如试样厚度);
e) 材料的基本力学性能参数、首见凹痕深度 D、(如已知);
f) 若采用实验室预变形试样，应提供实际的预变形量；
g) 若试样经过热处理，应提供热处理工艺；
h) 力-位移曲线；
i) 初始刚度 K,、凹痕初始力(临界凹痕力)Fp、凹痕(总)深度 D.、失稳效应力
F. 等。
style="width:3.41335in;height:2.28668in" />GB/T 34477—2017
(资料性附录)
不同类型的预变形试样
常见类型的抗凹性能试验用预变形试样见图 A.1 和 图 A.2。
style="width:6.04663in;height:2.11332in" />
style="width:6.25998in;height:4.48008in" />
b) 45 °视图
图 A.1 标准循环增量加载预变形试样
单位为毫米
style="width:4.84004in;height:3.10684in" />
a) 45 °视图
b) 主视图
图 A.2 双曲盒预变形试样
GB/T 34477—2017
单位为毫米
style="width:5.56661in;height:3.65992in" />
c) 俯视图
说明：
R。 — 主曲率半径；
R₂— 次曲率半径。
图 A.2 ( 续 )
GB/T 34477—2017
(资料性附录)
不同材料冲压深度与表面应变量的关系
表 B.1中的数值通过二维有限元模拟得到(冲头的曲率半径为940 mm,
冲头与凹模的圆角半径为
13 mm)。
表中的应变量只是近似值，与实测值可能存在误差。由于模具、摩擦力、润滑的实际状态与有
限元模拟时设定条件不同，故表中的数值仅供参考。
表 B.1 不同材料冲压深度与表面应变量经验关系
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