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中国汽车工程学会标准解读 | T/CSAE 444-2025《汽车用金属材料断裂应变测试方法》
2025-06-18


前言:2025年5月,由中国汽车工程学会汽车材料分会提出,中国汽车工程研究院股份有限公司牵头、中信金属股份有限公司等24家单位共同参与研制的T/CSAE 444-2025《汽车用金属材料断裂应变测试方法》标准正式发布,该标准历时两年半时间编制完成,规定了汽车用金属材料断裂应变测试方法,适用于金属板材以及其它可加工成金属板材的零件(如型材、铸件等)的断裂应变测试,为材料性能评价以及碰撞、成形等过程中材料失效提供材料测试方法,为汽车合理选材、用材提供指导,对缩短汽车开发周期和降低开发成本、提升产品质量和服役性能具有重要意义。

材料断裂应变测试一直是汽车材料应用领域的一大热点和难点,本方法起草前尚无统一的测试标准,缺乏对设备、方法、试样和数据处理等方面的规范化要求,导致试验数据无法通用、数据难以复现和评估、试验结果无法有效评价材料性能优劣、试验数据应用于仿真分析精度较差等问题。基于此,中国汽车工程研究院股份有限公司联合产业上下游,包括中信金属股份有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、重庆数元道科技有限公司、清华大学苏州汽车研究院(相城)、迅仿科技(上海)有限公司、宝山钢铁股份有限公司、攀钢集团研究院有限公司、重庆赛力斯能源汽车设计院有限公司、山东钢铁集团日照有限公司、河钢集团邯钢公司、上海汽车集团股份有限公司、武汉上善仿真科技有限责任公司、马鞍山钢铁股份有限公司、中铝材料应用研究院有限公司、北京科技大学、北京汽车研究总院有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、重庆大学、重庆科技大学、长城汽车股份有限公司、首钢集团有限公司技术研究院、国汽轻量化(江苏)汽车技术有限公司、包钢股份技术中心、北京理工大学重庆创新中心24家单位共同参与,基于金属材料在成形、碰撞等工况下的受力和变形特征,借鉴国内外在断裂测试方面的前沿技术成果和先进的测试技术,经专题研究和大量的经验数据积累,制定了本标准测试方法,指导金属板材以及其它可加工成金属板材的零件(如型材、铸件等)的断裂应变测试,为材料材料性能评价和在碰撞、成形仿真提供失效判据。

本标准基于金属材料在制造(成形工艺)、服役(碰撞)等环境下的受力和变形特征,充分总结和比较了国内外金属材料的断裂应变测试方法和技术手段,设计了不同尺寸和形状的试样用于断裂试验,采用数字图像相关法(DIC)测量分析材料的断裂应变。标准共分为9章,内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、试验原理、试样、试验设备、试验程序、数据处理及试验报告。


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断裂应变可用于综合评估材料塑性和成形能力,用于材料开发和选择,又可作为仿真分析的断裂判据,是评估材料力学性能非常有效和重要的指标。但受制于测试技术,采用传统的引伸计、应变片等测试手段,无法获得材料的断裂应变。本标准基于光学测量技术和数字图像分析技术的发展、应用和普及,提出采用数字图像相关法(DIC)测试材料的断裂应变,弥补了在该性能测试方面的空白。


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DIC的理论精度可达到10-6应变级别,但散斑质量、采样频率、图片质量等因素影响试验结果,为此本标准详细规定了试样、设备、试验过程及数据分析,保证试验结果的准确性。


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此外,材料的断裂应变与受力状态相关,常规的拉伸试验仅代表一种典型受力状态,本标准根据汽车用金属材料在成形和碰撞变形过程中的各种受力工况,选定典型的受力工况,设计了几种不同结构和尺寸的试样用于断裂试验,便于获得材料在典型的应力状态条件的变形及断裂应变,为完整全面地表征材料断裂应变提供试验方法。


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本标准为材料性能评价以及碰撞、成形等过程中材料失效提供了测试方法,为汽车合理选材、用材提供指导,对缩短汽车开发周期和降低开发成本、提升产品质量和服役性能具有重要意义。我们相信,在标准背后,更多科研人员将会对材料的失效断裂进行更加深入研究,推动汽车材料测试评价技术进步。

诚然,标准内容无法覆盖所有细节,研究者们可基于标准主体,进行不断实践、探索与革新!