GB-T 48350-2026《金属材料 圆环微试样压缩试验 应力-应变曲线和强度的测定》

1GB/T48350—2026金属材料圆环微试样压缩试验应力-应变曲线和强度的测定1范围本文件规定了圆环微型试样(以下简称“圆环试样”)压缩试验方法测定金属材料应力-应变曲线和本文件适用于均质、各向同性的金属材料应力-应变曲线、规定塑性延伸强度和抗拉强度的测定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T7997硬质合金维氏硬度试验方法GB/T10623金属材料力学性能试验术语GB/T12160金属材料单轴试验用引伸计系统的标定GB/T16825.1金属材料静力单轴试验机的检验与校准第1部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准3术语和定义GB/T10623界定的以及下列术语和定义适用于本文件。优度goodnessr采用多个圆环试样测得的应力-应变曲线中，单个试样的应力-应变测量曲线与平均应力-应变曲线的接近程度。圆环试样位移displacementofringspecimenh采用引伸计测得的圆环试样在施力方向上产生的压缩位移。4符号和说明本文件使用的符号及说明见表1。2GB/T48350—2026表1符号和说明说明A圆环试样特征面积刚度比一B圆环试样宽度β圆环试样宽度效应系数一D圆环试样外直径d圆环试样内直径EEF施加于圆环试样上的试验力N力-位移曲线初始卸载点的力N经零点修正后的力-位移曲线初始卸载点的未经零点修正的力-位移曲线初始卸载点的Kn一P圆环的内外径比值d/D一力-位移曲线的卸载刚度0应力采用圆柱压头对圆环试样进行加载、卸载、再加载试验得到力-位移试验曲线。根据力-位移试验曲线的卸载段数据确定试验材料的弹性模量E,由第二次加载阶段数据确定硬化阶段的应变、应力数据，处理得到完整的应力-应变曲线。对应力-应变曲线回归得到应变硬化系数K和应变硬化指数n,通过计算确定材料相应的规定塑性延伸强度及抗拉强度。6试验设备6.1试验设备包括试验机、压头、力和位移测量装置等。典型圆环压缩试验设备示意图见图1。6.2试验机应具备对试样连续施加试验力的能力。3123标引序号说明：1——上圆柱压头；3——下圆柱压头；4——位置测量装置。图1典型圆环压缩试验设备示意图6.3试验一般采用圆柱压头，其他端头为平面的压头可参照本文件。圆柱压头材料一般采用硬质合金，推荐使用碳化钨。压头直径应不小于圆环试样宽度，推荐圆柱压头直径不小于20mm。压头应具有下列特性：——按GB/T7997测定时，维氏硬度不小于1500HV10;——表面粗糙度Ra不大于0.8μm。6.4力传感器的测量准确度应满足GB/T16825.1的1级或优于1级准确度要求，引伸计测量准确度应符合GB/T12160的1级准确度要求。6.5测量圆环试样尺寸的量具分辨力应为1mm或优于1mm。7.1圆环试样外径应在5mm～20mm范围内，内外径比值应在0.6～0.7范围内，宽度应在D/10~D/3范围内。圆环试样几何构型示意图见图2。7.2试样数量应保证试验获得的有效的应力-应变曲线不少于3个。GB/T48350—20264注：尺寸公差和形位公差按一般公差处理。图2圆环试样几何构型示意图8试验程序8.1除另有规定，试验应在10℃~35℃的室温进行。对于室温不满足上述要求的实验室，应评估此类环境条件下运行的试验机对试验结果和/或校准数据的影响。当试验和校准活动超过10℃~35℃的要求时，应记录和报告温度。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。试验过程中环境温度应保持稳定，且应避免对试验结果造成不利影响的冲击和振动等环境干扰。8.2在圆环试样上每间隔120°测量试样的外径D、内径d和宽度B,取三次测量结果的平均值作为最8.3圆环试样按试验机加载方向放置在圆柱压头端头平面中心位置，施加预压力，保证试样与圆柱压头端头平面接触。a)第一加载阶段以横梁位移控制加载到0.01D～0.03D范围内，位移速率应为0.1mm/min~b)卸载阶段以力控制卸载至0.2F。～0.5F。,卸载区数据采集点宜不少于50个；c)第二加载阶段以横梁位移控制加载至0.15D,加载速率与第一加载阶段保持一致。8.5在试验过程中应实时采集位移、试验力试验数据。9数据处理及结果9.1零点的确定9.1.1对于每次试验，均应单独确定零点。在力-位移曲线线性段，应采集足够多的数据点，一般不少于20个数据点。9.1.2按图3,采用线性方程拟合力-位移曲线的初始线性段，通过反向延长线确定零点，力-位移曲线在位移坐标轴上的截距即为h。。GB/T48350—20265图3确定零点示意图9.1.3将力-位移试验曲线沿位移坐标轴平移，以力-位移曲线的初始点(O′)作为新的坐标原点，得到修正后的力-位移曲线。9.2弹性模量的确定弹性模量的确定应按以下步骤进行：a)经零点修正后的力-位移曲线卸载阶段的部分曲线(0.7F.～0.95F。)可采用公式(1)拟合：式中：q1——拟合参数1;q2——拟合参数2。b)将公式(1)对圆环试样在试验力方向所产生的位移h求导，并在经零点修正后卸载点位移h。处取值，可得卸载刚度S,见公式(2):S.=q1q2h?2-1……c)弹性模量按公式(3)计算：b——圆环宽度效应系数；k。——弹性变形系数；b₁~b₄——弹性变形系数，其参考值见表2。GB/T48350—20266表2参数b₁~b₄的值9.3应力-应变曲线的确定9.3.1由力-位移试验曲线的卸载段根据9.2所述方法确定材料弹性模量E。9.3.2在第二次加载阶段位移h超过0.03D时，将硬化阶段的试验力、位移试验数据代入公式(4)分别实时计算应变和应力：表3参数c₁~cg的值一0.7371一0.31419.4抗拉强度的确定9.4.1采用公式(5)拟合9.3.2所确定的应变、应力数据，得到材料的应变硬化系数K和应变硬化指数n:σ=Eo≤0y;σ=K”σ>oy0y——参考屈服应力。9.4.2抗拉强度R…按公式(6)计算：e—自然常数。9.4.3由获得的应力-应变曲线根据GB/T228.1确定材料的规定塑性延伸强度R。9.5试验结果的有效性9.5.1将N个试样的应力、应变数据参考附录A进行等间距插值，得到新的应力、应变数据序列，按公式(7)计算第k个试样应力、应变数据曲线与平均应力、应变数据曲线之间的优度rk:GB/T48350—20267w——等间距应变数据点个数；9.5.2当所有圆环试样的应力-应变曲线优度不小于0.95时，则试验结果有效。9.5.3当存在一个圆环试样的应力-应变曲线优度低于0.95时，且出现如图4所示显著偏离情形，应去除有较大偏离的应力-应变曲线。注：当两个及以上圆环试样的应力-应变曲线优度低于0.95时，不同试样的测试应力-应变曲线之间或测试应力-应变曲线与平均应力-应变曲线结果之间存在如图5所示较大分散性。原因可能来自于材料的分散性、试样尺寸测量不准确，数据是否可用，由相关方商定。YX标引符号说明：———单次应力-应变；----——平均应力-应变；X——应变，单位为毫米每毫米(mm/mm);Y——应力，单位为兆帕(MPa)。图4应力-应变测试结果偏离示例8X标引符号说明：——单次应力-应变；X——应变，单位为毫米每毫米(mm/mm);图5应力-应变测试结果分散示例10试验报告试验报告应至少包括以下内容：a)本文件编号；b)试验材料信息；d)试验设备；e)试验条件；f)试验结果；9(资料性)等间距应变序列生成与应力插值方法对于N个试样的应力、应变原始试验数据点(e;,,0;,);=1.7+1.…+N,M;k=1.2,…,,其应变范围为[e₁,k,EM,k]。为统一各试样的应变区间，取所有试样起始应变的最大值作为新应变序列的起始值，取所有试样终止应变的最小值作为新应变序列的终止值，见公式(A.1):式中：Estart——等间距插值后得到的新应变序列ε1的起始值；Eend——等间距插值后得到的新应变序列ε,的终止值；e1,k——第k个试样的起始应变；对于新的应变点ε,在原始数据中寻找相邻应力、应变数据点(e;.,σ;.),(e;+1.k,0i+1.,k),且满足E;,k≤e₁≤8;,k+1,则通过线性插值得到对应的应力值σ1.:GB/T48350—2026应力-应变曲线和强度测试示例B.1应力-应变曲线测试示例图B.1(a)～(c)给出了多种材料和尺寸圆环试样压缩试验测定的应力-应变曲线，试样尺寸由表B.1外径D/mm内径d/mm64工85161620X标引符号说明：X——应变，单位为毫米每毫米(mm/mm);Y——应力，单位为兆帕(MPa)。0.050.100.15X标引符号说明：GB/T48350—20260X标引符号说明：X——应变，单位为毫米每毫米(mm/mm);Y——应力，单位为兆帕(MPa)。B.2弹性模量测试示例表B.2给出了多种材