Temperature-based determination of the onset of yielding using a new clip-on device for tensile tests
Temperature-based determination of the onset of yielding using a new clip-on device for tensile tests
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使用新型夹式装置进行拉伸试验，基于温度确定屈服起始点
DOI：
10.1016/j.promfg.2019.02.166
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Volk W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vitzthum S;Hartmann C;Eder M;Volk W
回弹现象与材料的弹性行为密切相关。准确地确定材料的弹性，以便能够适当地对回弹进行建模和预测是至关重要的。弹塑性转变描述了附加塑性变形的开始。在现有技术中，Rp0.2屈服强度通常用来描述塑性屈服的开始。材料的非线性弹性行为影响了杨氏模量的测定。由于Rp0.2屈服强度取决于杨氏模数，因此在表征弹性行为和确定屈服开始时可能会有很大的偏差。气体的焦耳-汤普森效应也适用于金属材料，它描述了体积变化引起的温度变化。因此，在弹性加载期间，温度会降低。假设塑性变形过程中体积不变，焦耳-汤普森效应对温度的贡献不大，但能量的耗散导致温度升高。温度信号显示一个最小值，因此可以用来定义塑性变形的开始。塑性屈服起始时间的确定是基于物理效应，与应力-应变曲线无关。在这项研究中，开发了一种带有PT1000传感器的夹接式装置，用于单轴拉伸试验，以确定基于温度的屈服开始。对于不同的材料和实验环境，研究了这种屈服的开始。此外，还进行了循环拉伸试验，以显示塑性屈服开始的演化，直到使用这种基于温度的评估方法确定了均匀延伸率和杨氏模数。
The phenomenon springback strongly depends on the materials’ elastic behavior. It is crucial to determine the elasticity of a material precisely to be able to model and predict springback appropriately. The elastic-plastic transition describes the beginning of additional plastic deformation. In the state of the art, Rp0.2yield strength is commonly used to describe the onset of plastic yielding. The non-linear elastic behavior influences the determination of the Young’s modulus. Since Rp0.2yield strength depends on Young’s modulus, high deviations in characterizing the elastic behavior and hence the determination of the onset of yielding are possible.The Joule-Thompson effect for gases is also applicable for metal materials and describes the temperature changes induced by changes of volume. Hence, during elastic loading the temperature decreases. Assuming constant volume during plastic deformation, the Joule-Thompson effect does not contribute to the temperature, but the dissipating energy, which leads to an increasing temperature. The temperature signal shows a minimum and hence can be taken to define the onset of plastic deformation. This determination of the onset of plastic yielding is based on a physical effect and independent of the stress-strain curve. Within this study a clip-on device with PT1000 sensor is developed for uniaxial tensile tests to determine a temperature-based onset of yielding. This onset of yielding is investigated for different materials and experimental settings. Furthermore, cyclic tensile tests are performed to show the evolution of the onset of plastic yielding until uniform elongation and Young’s modulus is determined using this temperature-based evaluation method.
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