Page 18 - 理化检验-物理分册2022年第二期

李和平: ISO10113 : 2020 存在的问题及 GB / T5027 — 2016 的修订建议

订的 GB / T5027 — 2016 《 金属材料 薄板和薄带 塑 ISO10113 标准计算 的 r 值 为 1.984 , 差 别 远 小 于

性应变比 ( r 值) 的 测 定》 应 该 同 时 满 足 新 版 ISO 0.01 , 而这种标准试样r 值的标称值为 2.02±0.08 ,

10113 和 ASTM E517 的要求。 可见新版标准虽然改变了定义和公式, 但对测量结

果的影响非常微小, 初版 ISO10113 标准的测量结

1 ISO10113 存在的问题
果与新版ISO10113 中自动方法的测量结果可以认
20 世纪 60 年 代 初, WHITELEY 证 明 了 平 均 为是一致的。
塑性应变比对于金属板深冲性能非常重要, 这项证
3 新版与初版 ISO10113 测量不确定度的
明引起了相关学者和行业的重视。当时尚未有计算
差别
机控制拉伸机和引伸仪自动测量r 值的设备, 只能
采用手动方法, 1981 年 ASTM ( 美国材料实验协会) 影响自动测量r 值的因素主要有: 设备的测量

发布了第 一 版 测 量 r 值 的 标 准 ASTM E517-81 。 精度、 拉伸过程中加载力与试样的同轴度、 试样宽度
随着 计 算 机 控 制 拉 伸 机 和 引 伸 仪 技 术 的 应 用, 和厚度方向的均匀性、 试验过程的控制、 计算软件以

ASTM E517 标准中增加了自动测量r 值的方法, 及计算r 值公式中涉及的各个变量。
值得注意的是, 标准中虽然包括手动方法和自动方 新版ISO10113 标准中自动方法计算r 值的公

法, 但并没有区分加载条件下的总应变和卸载条件 式为
下的塑性应变, 实际测量时, 如果是手动方法就采用
b 1
ln
塑性应变, 如果是自动方法就采用总应变。 b 0
r= =

ASTM E517 标准一直规定自动测量r 值的方 L e b 0
ln

法要采用总应变, 初版 ISO10113 同样规定自动测 L 1 b 1

量r 值的方法要采用总应变, 按照新版 ISO10113 b 0 -Δb νF
ln +

标准的要求, 符合初版 ISO10113 和 ASTM E517- b 0 S 0 m E
L e b 0

19 要求的自动测量r 值的设备不再符合新版 ISO

10113 的要求, 相关实验室需要更换设备或者更换 ln FL e ν · F· b 0
b 0 -Δb+
L e+ΔL -

S 0 m E S 0 m E
相应 的 软 件 才 能 满 足 其 要 求, 而 符 合 新 版 ISO
( 1 )
10113 标准要求的设备也不符合 ASTM E517-19 的

式中: b 0 为试样横向引伸仪夹持部分的原始宽度; b 1
要求。
为达到应变量卸载后横向引伸仪夹持部分的平均宽

2 新版与初版ISO10113 测量结果的差别 度; L e 为纵向引伸仪的原始标距; L 1 为达到应变量
后卸载状态下纵向引伸仪的标距部分的长度; Δb 为
r 值最初是采用手动测量的, 定义的纵向、 横向
达到应变量后, 加载状态下横向引伸仪测量的宽度收
和厚度方向的应变都是卸载状态下的塑性应变, 后
缩量; ΔL 为达到应变量后, 加载状态下纵向引伸仪测
来标准中增加了根据加载条件下的总应变计算r 值
量的标距伸长量; ν 为试样的泊松比; F 为达到应变
的自动测量方法。在标准中没有区分塑性应变和总
为试样的原始横截面
量时加载状态下的拉伸力; S 0
应变, 这意味着不区分这两种应变对测量结果造成
为拉伸应力 - 应变曲线弹性段的斜率。
积; m E
的偏差是在可接受范围内的。
初版ISO10113 标准中自动方法计算r 值的公

为了验证初版ISO10113 标准的手动与自动测
式为
量方法的系统偏差, 笔者对某些数据进行了统计 [ 1 ] ,
b b 0 -Δb
共有 923 对数据, 手动测量的r 平均值是 2.498 , 自 ln ln
动测量的r 平均值是2.507 , 手动测量与自动测量结 r= b 0 b 0 ( 2 )
ln
ln L e b 0 = L e b 0
果偏差一般不超过 0.01 。 Lb ( L e+ΔL )( b 0 -Δb )

笔者采用金属材料薄板拉伸标准试样的拉伸试 式中: b 为达到应变量加载状态下横向引伸仪测量
验原始数据文件, 分别用新版 ISO10113 中自动方 的宽度; L 为达到应变量加载状态下纵向引伸仪测

法的公式和初版ISO10113 中的公式计算r 值, 按 量的标距部分的长度。

新版 ISO10113 标准计算的r 值为 1.986 , 按初版 比较式( 1 ) 和式( 2 ) 中的变量, 式( 2 ) 中只有拉伸
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