基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法技术

一种基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其步骤包括：(1)获取材料的基本力学参量；(2)利用基本力学参量计算相关材料参数；(3)离散载荷步，并利用胡克定律计算应力张量；(4)利用屈服准则判断步骤(3)中的应力状态是否处于弹性加载阶段，若是则按照步骤6)进行下一步计算。反之，按照步骤(5)进行下一步计算；(5)计算附加强化系数、非比例度因子、塑性模量、塑性应变张量、偏应力张量和背应力张量；(6)判断加载是否完成，若是则获得多轴稳态循环应力应变，否则重复步骤(3)到步骤(6)。本发明专利技术避免了复杂的多轴疲劳试验，考虑了材料的非比例附加强化效应，便于工程应用。

Modeling method of cyclic stress and strain based on basic mechanical parameters

【技术实现步骤摘要】
基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法
本专利技术属于机械
，更进一步涉及机械疲劳强度
中的一种基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法。本专利技术可用来对拉扭稳态循环应力应变进行建模，其建模的结果可用于进行工程结构的疲劳寿命预测、安全性能评定等。
技术介绍
在工程实际中，大多数机械和工程结构都是在复杂的多轴应力状态下工作，因此，多轴疲劳失效是机械和结构零件常见的失效形式，约占机械故障的50％～90％。多轴疲劳失效由于通常没有明显的宏观塑性变形，因而常常出现突然断裂，造成很大的危害和经济损失。与单轴疲劳相比，多轴疲劳无论在力学分析、试验研究、还是物理机制方面都更为复杂，因此，研究多轴加载下材料的应力应变建模方法，不仅利于工程结构的疲劳寿命预测，而且利于工程结构的安全性能评定。北京工业大学在其申请的专利文献“一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法”(申请号201710978601.3，申请日2017.10.19，公开号CN107748817A)中公开了一种基于高温多轴本构关系的疲劳寿命预测方法。该方法通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其特征在于：利用静态拉伸试验或查询材料手册得到的材料基本力学参量确定模型参数，利用塑形模量计算公式计算塑性模量；该方法的步骤包括如下：/n步骤1，利用静态拉伸试验或查询材料手册得到的材料基本力学参量确定模型参数；/n步骤2，将拉扭加载过程离散为多个载荷步，并从第一个载荷步开始读取加载信息；/n步骤3，计算所读取载荷步下材料的应力增量张量和偏应力增量张量；/n步骤4，利用屈服准则判断每个载荷步是否为弹性加载，若是，则执行步骤8，否则，执行步骤5；/n步骤5，利用塑形模量计算公式计算塑性模量；/n步骤6，利用塑性应变增量张量计算公式，计算材料...

【技术特征摘要】
1.一种基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其特征在于：利用静态拉伸试验或查询材料手册得到的材料基本力学参量确定模型参数，利用塑形模量计算公式计算塑性模量；该方法的步骤包括如下：
步骤1，利用静态拉伸试验或查询材料手册得到的材料基本力学参量确定模型参数；
步骤2，将拉扭加载过程离散为多个载荷步，并从第一个载荷步开始读取加载信息；
步骤3，计算所读取载荷步下材料的应力增量张量和偏应力增量张量；
步骤4，利用屈服准则判断每个载荷步是否为弹性加载，若是，则执行步骤8，否则，执行步骤5；
步骤5，利用塑形模量计算公式计算塑性模量；
步骤6，利用塑性应变增量张量计算公式，计算材料的塑性应变增量张量；
步骤7，利用塑性变形时材料的偏应力增量张量和背应力增量张量计算公式，计算材料塑性变形时的偏应力增量张量和背应力增量张量；
步骤8，判断是否读取完所有载荷步加载信息，若是，执行步骤9，否则，读取下一载荷步的加载信息后执行步骤3；
步骤9，得到材料的拉扭稳态循环应力应变。


2.根据权利要求1所述的基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其特征在于：步骤1中所述材料基本力学参量包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、弹性模量和弹性泊松比。


3.根据权利要求1所述的基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其特征在于：步骤1中所述模型参数包括剪切弹性模量、循环强度系数、循环应变硬化系数和拉压疲劳极限。


4.根据权利要求1所述的基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其特征在于：步骤3中所述材料的应力增量张量是由下式完成的：



其中，Δσ为材料的应力增量张量，E为材料的弹性模量，νe为材料的弹性泊松比，Δεe为材料的弹性应变增量张量，：为点积操作，I为二阶单位张量。


5.根据权利要求4所述的基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，仇原鹰，白金，王海东，王肇喜，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61