【技术实现步骤摘要】
一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法
本专利技术属于管材性能测试领域，具体涉及一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法。
技术介绍
管材常用于成形具有各种外形的管类构件。常用的管材有铝合金、钢、钛合金、镁合金等。管材在制备的过程中往往会产生各向异性特征。对于具有各向异性特征的管材，在不同的方向上具有不同的机械性能。一般表现为不同方向屈服应力和塑性流动行为的差异，常用不同方向上的厚向异性系数和屈服应力来表征这种各向异性特征。这种各向异性特征直接影响管材的变形行为，进而影响管材成形工艺参数制定。因此，为了准确地描述管材的各向异性特征并为工艺参数制定提供可靠数据，需要准确地测定管材不同方向上的厚向异性系数和屈服应力。对于板材来说，有成熟的测试方法测定板材不同方向的厚向异性系数和屈服应力。板材的厚向异性系数可以采用GB/T5027-2016标准进行测定；板材的屈服应力可以采用GB/T228.1-2010标准进行测定。只要改变试样取样方向就可以获得板材平面内任意方向的厚向异性系数和屈服应力。而对于管材，由于...
【技术保护点】
1.一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤一、将待测管材进行切割，进行管材双向加载实验，以获取管材在不同双向应力状态下的应力、应变实验数据；/n步骤二、将待测管材制备成管材剪切试样，剪切试样上存在剪切区域，通过管材剪切实验来实现纯剪切应力状态下的变形，获取管材纯剪切应力状态下的剪切应力、应变实验数据；/n步骤三、利用步骤一、二得到的实验数据，计算达到相同塑性功W
【技术特征摘要】
1.一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、将待测管材进行切割，进行管材双向加载实验，以获取管材在不同双向应力状态下的应力、应变实验数据；
步骤二、将待测管材制备成管材剪切试样，剪切试样上存在剪切区域，通过管材剪切实验来实现纯剪切应力状态下的变形，获取管材纯剪切应力状态下的剪切应力、应变实验数据；
步骤三、利用步骤一、二得到的实验数据，计算达到相同塑性功Wp时管材双向加载和纯剪切实验不同应力状态下的应力值和/或塑性应变增量比值，选择合适的屈服函数和塑性势函数，利用相同塑性功时管材应力值和/或塑性应变增量比值确定管材的屈服函数f和塑性势函数g中的所有系数；
步骤四、利用确定后的屈服函数f建立测定管材方向的屈服应力的表达式，利用厚向异性系数的定义和材料体积不变原理建立测定厚向异性系数的表达式；
步骤五、给定一个角度便能得到管材方向的屈服应力和厚向异性系数值；
步骤六、通过改变角度便能获得管材任意方向的屈服应力和厚向异性系数值。
2.根据权利要求1所述的一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法，其特征在于，所述步骤一中，所述管材双向加载实验是在专用的管材双向加载实验装置上进行的，在管材端部施加拉伸或压缩载荷，在管材内部施加压力介质使管材在设定的应力路径下变形，获得管材双向应力状态下的管材轴向和环向的应力、应变数据，通过改变设定的应力路径来获得不同的实验数据；切割的长度为为2～3倍管材外径加两端夹持段长度。
3.根据权利要求1或2所述的一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法，其特征在于，所述步骤二中，所述的管材剪切试样是在管材上加工出两个成中心对称的缺口，缺口上朝向对称中心点的方向有呈“V”形的特征，“V”形特征的开口角度为30°～90°，“V”形特征关于管材中心线的平面对称，两个缺口“V”形尖点之间连线与轴向平行，尖点之间形成一个与轴向平行的剪切区域，剪切区域长度为1～3倍的管材壁厚；
所述的管材剪切实验是对制取好的管材剪切试样施加轴向拉伸载荷，使得管材剪切试样发生纯剪切变形，并测量获得剪切应力、应变实验数据。
4.根据权利要求1或2所述的一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法，其特征在于，所述步骤四中，管材方向的屈服应力的表达式是按如下方法建立的：
当方向存在一个单向拉伸作用，达到屈服时屈服应力为则在Z-θ坐标系中表示为：
将式(1)所示的各应力分量代入屈服准则表达式f中得到测定管材方向的屈服应力的表达式：
式中，角度定义为与管材轴向的夹角，表示轴向，表示环向，f为所选定的屈服函数，k为屈服准则中的系数矩阵，是由步骤三确定的；
式(2)是个含有唯一未知数的方程，通过解方程得到方向的屈服应力
5.根据权利要求3所述的一种管材任意方向的厚向异性系数和屈服应力测定方法，其特征在于，所述步骤四中，管材方向的屈服应力的表达式是按如下方法建立的：
当方向存在一个单向拉伸作用，达到...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑世剑，何祝斌，张坤，林艳丽，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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