一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及材料力学性能技术，揭露了一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法，包括：对铝合金进行标距长度测量，得到铝合金的温度长度曲线；构建有限元仿真模型，利用有限元仿真模型、拉伸速率及温度阈值对铝合金进行拉伸，得到铝合金的应力应变曲线；根据温度阈值将应力应变曲线及温度长度曲线进行应变长度联合，得到断裂延伸曲线；根据温度阈值及断裂延伸曲线确定铝合金的原始标距长度集合和应变值集合，根据应变值集合及原始标距长度集合确定铝合金断裂后的断裂标距长度集合；根据原始标距长度集合及断裂标距长度集合计算铝合金的断裂延伸率。本发明专利技术还提出一种铝合金低温断裂延伸率的测量系统。本发明专利技术可以提高低温断裂延伸率测量精确度。测量精确度。测量精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及材料力学性能
，尤其涉及一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法及系统。

技术介绍

[0002]随着高新技术的飞速发展，对低温材料的需求更加迫切。例如铝合金在低温下合金相对稳定，密度低，因此作为一种重要的低温材料被应用。但为了对铝合金在低温条件下的力学性能测量更加精确，需要在多个温度下进行拉伸试验，以进行铝合金力学性能中的延伸率测量。
[0003]现有的断裂延伸率测量技术是在液氮环境下进行拉伸试验并记录抗拉强度和屈服强度，将断后试样放在常温下测量标距长度，得到延伸率。实际应用中，需要在低温下测量断裂延伸率，仅考虑断前断后都在室温下测量标距长度，可能导致测量结果存在一定的误差，从而对铝合金进行低温断裂延伸率测量时的精确度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法及系统，其主要目的在于解决进行低温断裂延伸率测量时的精确度较低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法，包括：
[0006]S1、根据预设的温度阈值对预设的铝合金试样进行标距长度测量，得到所述铝合金试样的温度长度曲线；
[0007]S2、对所述铝合金试样构建有限元仿真模型，利用所述有限元仿真模型、预设的拉伸速率及所述温度阈值对所述铝合金试样进行拉伸模拟，得到所述铝合金试样的应力应变曲线，其中所述利用所述有限元仿真模型、预设的拉伸速率及所述温度阈值对所述铝合金试样进行拉伸模拟，得到所述铝合金试样的应力应变曲线，包括：
[0008]S21、在所述有限元仿真模型中设置所述拉伸速率及所述温度阈值对所述铝合金试样进行拉伸，得到拉伸参数；
[0009]S22、利用如下的应力应变公式根据所述拉伸参数计算所述铝合金试样的应力及应变：
[0010][0011]其中，γ为所述应力，ε为所述应变，F为所述拉伸参数中的拉伸载荷，π为圆周率，D0为拉伸颈缩阶段的截面半径，L0为拉伸颈缩阶段的试样长度，ΔL1为拉伸颈缩阶段后标距段的伸长量，D为试铝合金试样标距段原始直径，ln为对数函数；
[0012]S23、利用预设的应力应变对应关系将所述应力及所述应变生成所述应力应变曲线；
[0013]S3、根据所述温度阈值将所述应力应变曲线及所述温度长度曲线进行应变长度联合，得到断裂延伸曲线；
[0014]S4、根据所述温度阈值及所述断裂延伸曲线确定所述铝合金试样的原始标距长度集合和应变值集合，根据所述应变值集合及所述原始标距长度集合确定所述铝合金试样断裂后的断裂标距长度集合；
[0015]S5、根据所述原始标距长度集合及所述断裂标距长度集合计算所述铝合金试样的断裂延伸率。
[0016]可选地，所述根据预设的温度阈值对预设的铝合金试样进行标距长度测量，得到所述铝合金试样的温度长度曲线，包括：
[0017]根据所述温度阈值确定室温阈值和低温阈值；
[0018]在所述室温阈值下对所述铝合金试样进行标距长度测量，得到室温标距长度，在所述低温阈值下对所述铝合金试样进行标距长度测量，得到低温标距长度；
[0019]根据所述室温阈值、所述低温阈值、所述室温标距长度及所述低温标距长度生成所述铝合金试样的温度长度曲线。
[0020]可选地，所述对所述铝合金试样构建有限元仿真模型，包括：
[0021]将所述铝合金试样进行网格化，得到网格铝合金试样；
[0022]对所述网格铝合金试样的两端添加约束条件；
[0023]将所述约束条件及预先生成的本构模型参数嵌入至有限元程序中，得到所述有限元仿真模型。
[0024]可选地，在所述将所述约束条件及预先生成的本构模型参数嵌入至有限元程序之前，还包括：
[0025]获取所述铝合金试样的应变速率参数和温度变化参数；
[0026]利用如下的实验应力方程根据所述应变速率参数及所述温度变化参数计算所述铝合金试样的实验应力：
[0027]σ＝{(1
‑
δ1)[A+B(1
‑
exp(
‑
nβ))]+δ1[A+Cβ
n
]}δ2[0028]其中，σ为所述实验应力，δ1为修正系数，A为所述铝合金试样的屈服程度，B为所述铝合金试样的硬化系数，exp为指数函数，n为所述铝合金试样的硬化指数，β为真实塑性应变，C为所述应变速率参数，δ2为所述温度变化参数；
[0029]将所述实验应力及预设的铝合金材料参数作为所述本构模型参数。
[0030]可选地，所述根据所述温度阈值将所述应力应变曲线及所述温度长度曲线进行应变长度联合，得到断裂延伸曲线，包括：
[0031]根据每个所述温度阈值提取所述应力应变曲线中断裂点对应的应变值；
[0032]提取所述温度长度曲线中每个所述温度阈值对应的标距长度；
[0033]将所述应变值及所述标距长度进行应变长度联合，得到所述断裂延伸曲线。
[0034]可选地，所述根据每个所述温度阈值提取所述应力应变曲线中断裂点对应的应变值，包括：
[0035]利用如下的断裂算法计算每个所述温度阈值中所述铝合金试样的断裂指数：
[0036][0037]其中，E为所述断裂指数，α为等效塑性应变临界值，exp为指数函数，γ
x
为所述铝合金试样在x轴上的应力值，，γ
y
为所述铝合金试样在y轴上的应力值，γ
z
为所述铝合金试样在z轴上的应力值，γ
e
为所述铝合金试样的等效应力，dγ为对γ积分，为所述铝合金试样的最大空穴扩张能力参数；
[0038]根据所述断裂指数确定所述断裂点对应的应力值；
[0039]根据所述应力值确定所述应力应变曲线中断裂点对应的应变值。
[0040]可选地，所述根据所述温度阈值及所述断裂延伸曲线确定所述铝合金试样的原始标距长度集合和应变值集合，包括：
[0041]根据每个所述温度阈值提取所述断裂延伸曲线中的每个原始标距长度；
[0042]在所述断裂延伸曲线中根据每个所述原始标距长度选取所述应变值；
[0043]汇集所述原始标距长度为所述原始标距长度集合，汇集所述应变值为所述应变值集合。
[0044]可选地，所述根据所述应变值集合及所述原始标距长度集合确定所述铝合金试样断裂后的断裂标距长度集合，包括：
[0045]按照预设的应变长度对应关系将所述应变值集合中的应变值与所述原始标距长度集合中的原始标距长度进行相加，得到断裂标距长度；
[0046]汇集所述断裂标距长度为所述断裂标距长度集合。
[0047]可选地，所述根据所述原始标距长度集合及所述断裂标距长度集合计算所述铝合金试样的断裂延伸率，包括：
[0048]利用如下的延伸率公式根据所述原始标距长度集合及所述断裂标距长度集合计算所述断裂延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金低温断裂延伸率的测量方法，其特征在于，所述方法包括：S1、根据预设的温度阈值对预设的铝合金试样进行标距长度测量，得到所述铝合金试样的温度长度曲线；S2、对所述铝合金试样构建有限元仿真模型，利用所述有限元仿真模型、预设的拉伸速率及所述温度阈值对所述铝合金试样进行拉伸模拟，得到所述铝合金试样的应力应变曲线，其中所述利用所述有限元仿真模型、预设的拉伸速率及所述温度阈值对所述铝合金试样进行拉伸模拟，得到所述铝合金试样的应力应变曲线，包括：S21、在所述有限元仿真模型中设置所述拉伸速率及所述温度阈值对所述铝合金试样进行拉伸，得到拉伸参数；S22、利用如下的应力应变公式根据所述拉伸参数计算所述铝合金试样的应力及应变：其中，γ为所述应力，ε为所述应变，F为所述拉伸参数中的拉伸载荷，π为圆周率，D0为拉伸颈缩阶段的截面半径，L0为拉伸颈缩阶段的试样长度，ΔL1为拉伸颈缩阶段后标距段的伸长量，D为试铝合金试样标距段原始直径，ln为对数函数；S23、利用预设的应力应变对应关系将所述应力及所述应变生成所述应力应变曲线；S3、根据所述温度阈值将所述应力应变曲线及所述温度长度曲线进行应变长度联合，得到断裂延伸曲线；S4、根据所述温度阈值及所述断裂延伸曲线确定所述铝合金试样的原始标距长度集合和应变值集合，根据所述应变值集合及所述原始标距长度集合确定所述铝合金试样断裂后的断裂标距长度集合；S5、根据所述原始标距长度集合及所述断裂标距长度集合计算所述铝合金试样的断裂延伸率。2.如权利要求1所述的铝合金低温断裂延伸率的测量方法，其特征在于，所述根据预设的温度阈值对预设的铝合金试样进行标距长度测量，得到所述铝合金试样的温度长度曲线，包括：根据所述温度阈值确定室温阈值和低温阈值；在所述室温阈值下对所述铝合金试样进行标距长度测量，得到室温标距长度，在所述低温阈值下对所述铝合金试样进行标距长度测量，得到低温标距长度；根据所述室温阈值、所述低温阈值、所述室温标距长度及所述低温标距长度生成所述铝合金试样的温度长度曲线。3.如权利要求1所述的铝合金低温断裂延伸率的测量方法，其特征在于，所述对所述铝合金试样构建有限元仿真模型，包括：将所述铝合金试样进行网格化，得到网格铝合金试样；对所述网格铝合金试样的两端添加约束条件；
将所述约束条件及预先生成的本构模型参数嵌入至有限元程序中，得到所述有限元仿真模型。4.如权利要求3所述的铝合金低温断裂延伸率的测量方法，其特征在于，在所述将所述约束条件及预先生成的本构模型参数嵌入至有限元程序之前，还包括：获取所述铝合金试样的应变速率参数和温度变化参数；利用如下的实验应力方程根据所述应变速率参数及所述温度变化参数计算所述铝合金试样的实验应力：σ＝{(1
‑
δ1)[A+B(1
‑
exp(
‑
nβ))]+δ1[A+Cβ
n
]}δ2其中，σ为所述实验应力，δ1为修正系数，A为所述铝合金试样的屈服程度，B为所述铝合金试样的硬化系数，exp为指数函数，n为所述铝合金试样的硬化指数，β为真实塑性应变，C为所述应变速率参数，δ2为所述温度变化参数；将所述实验应力及预设的铝合金材料参数作为所述本构模型参数。5.如权利要求1所述的铝合金低温断裂延伸率的测量方法，其特征在于，所述根据所述温度阈值将所述应力应变曲线及所述温度长度曲线进行应变长度联合，得到断裂延伸曲线，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小虎，廖兰英，陆曰明，
申请(专利权)人：深圳市正泰隆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：