一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法技术

本发明专利技术涉及一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法，包括获取材料真实应力和真实应变曲线，将选取的本构模型试验数据拟合，在对其拟合优度进行修正，修正本构模型公式为A_R2＝1

【技术实现步骤摘要】
一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法


[0001]本专利技术涉及材料性能测试
，尤其涉及一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法。

技术介绍

[0002]在单向拉伸仿真试验中，需要为建立的仿真模型定义材料参数，在材料的参数定义中，对仿真精度影响最显著的是材料的力学性能曲线，然而，利用拉伸试验机测得的力学性能曲线只能预测仿真试验失稳之前的力学行为，对于材料失稳之后发生的应力突变及其变形特性的表征无能为力，从而导致仿真试验中的失稳行为与试验机测得的结果相差甚远,因此，试验人员非常迫切的希望探寻一种准确可靠的仿真曲线失稳行为的表征方法来提高仿真模型的预测精度，这对材料的推广应用至关重要。
[0003]目前，仿真试验中通常使用材料发生失稳之前的试验曲线来预测材料的应力应变响应，忽视了材料失稳后应力突变对仿真结果的影响，除此之外，还有利用单一本构模型将试验曲线进行拟合后再使用的情况，但拟合曲线的精度较低，无法完成对材料失稳行为的精准表征；由此可见，无论是使用试验曲线还是拟合曲线也仅能保证材料失稳之前的预测精度，对于失稳后的材料力学行为表征往往与试验机测得的结果差别很大，而且在判定材料失效时，仿真曲线的失稳行为表征对于材料的损伤累积影响较大。因此，确定一种准确可靠的仿真曲线失稳行为的表征方法十分重要。
[0004]公开号为CN109632484B的中国专利公开了一种试件单向拉伸失稳段真实应力确定方法及系统，所述方法在确定试件单向拉伸失稳段真实应力的过程中，考虑了由于试件单向拉伸过程中塑性变形区变形不均及失稳段较长等原因，而导致计算得到的真实应力存在较大误差的情况，通过采用图像采集和测量手段，能够精确的测量计算出试件的有效承载面积，从而获取试件材料的真实应力；但该专利对单向拉伸仿真曲线失稳行为起不到任何作用，且因为图像采集容易受到外界环境的影响而导致测量的真实应力产生误差。
[0005]公开号为CN108573099A的中国专利公开了一种金属板材的临界压应力失稳曲线获取方法，其包括：1)制作大小不同的多个试件；2)基于DIC应变测量系统，对各所述试件进行拉伸试验，并且结合硬化/屈服模型计算各试件的主次应力分布；3)沿试件中间区域的横截面，绘制所述DIC应变测量系统采样帧数中面畸变形成后任一帧对应的横截面轮廓曲线，将截面轮廓曲线中平直段与曲线段的分离点作为面畸变区的失稳边界位置；4)针对每个试件：提取面畸变的失稳边界位置处的次应力数值，绘出次应力值—拍摄帧数曲线图，找出次应力最低点，次应力最低点为面畸变失稳临界压应力；5)绘出各试件的面畸变的失稳边界位置对应的面畸变失稳临界压应力，得到临界压应力失稳曲线，该专利技术通过实验方法得到了临界压应力失稳曲线；但该专利需要采用多个试件，试验多次，实验过程复杂，耗时较长，且通过观测拉伸后的各试件表面确定面畸变区是存在人为差异的，导致临界压应力失稳曲线的不准确，对于仿真失稳曲线的表征没有作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法，将试样的真实应力和真实应变曲线与本构模型相拟合，利用修正后的拟合优度确定更为准确的新的本构模型，通过优化新的本构模型中的修正系数准确表征试样在单向拉伸仿真曲线的失稳行为。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法，包括如下步骤：
[0009]1)获取材料真实应力和真实应变曲线；
[0010]2)对不同的本构模型对应试验数据进行拟合，计算每个本构模型修正后的拟合优度：
[0011]A_R2＝1
‑
[(1
‑
R2)
×
(n+n/R2)/(n
‑
p
‑
1)](1)
[0012]其中，A_R2为本构模型修正后的拟合优度，R2为本构模型修正前的拟合优度，n为样本量，p是拟合参数的数量；
[0013]3)选取修正后拟合优度最接近1的两个本构模型整合为新的本构模型C，整合公式为：
[0014]C＝P
×
A+(1
‑
P)
×
B(2)
[0015]其中，P为修正系数，P修正范围为0～1，A、B是修正后拟合优度最接近1的两个本构模型；
[0016]4)利用新的本构模型在仿真试验中得到试样中心区域的截面载荷和标距变化过程；
[0017]5)将仿真试验中失稳行为发生后的截面载荷和标距变化过程曲线与对应的拉伸试验结果进行对比；
[0018]6)调整新的本构模型中的修正系数P，重复步骤4)和5)，找到仿真失稳曲线和试验失稳曲线重合度最高的仿真曲线。
[0019]进一步的，根据试验获得的真实应力和真实应变曲线选择至少3对失稳发生之前的任意塑性变形区作为试验数据，根据现有技术中的本构模型选取至少2个材料的本构模型，将获得的试验数据进行拟合。
[0020]进一步的，对于屈服强度220MPa以下的材料，初始化的修正系数P为0.15。
[0021]进一步的，对于屈服强度220～420MPa的材料，初始化的修正系数P为0.25。
[0022]进一步的，对于屈服强度420～720MPa的材料，初始化的修正系数P为0.3。
[0023]进一步的，对于屈服强度为720MPa以上的材料，初始化的修正系数P为0.6。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]1)将试样的真实应力和真实应变曲线与本构模型相拟合，利用修正后的拟合优度确定更为准确的新的本构模型；
[0026]2)通过优化新的本构模型中的修正系数找到于和试验失稳曲线较为接近的仿真失稳曲线。
[0027]3)克服了由于曲线拟合造成的仿真曲线失稳预测结果与试验相差较大的缺点，能够准确可靠地预测仿真曲线的失稳行为。
附图说明
[0028]图1是现有本构模型仿真失稳曲线与试验曲线的对比示意图。
[0029]图2是本专利技术所述新本构模型下调整修正系数的仿真失稳曲线与试验曲线对比示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：
[0031]本专利技术一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法，包括如下步骤：
[0032]1)按照政府主导或市场自主制定的拉伸试验标准进行单向拉伸试验，选取拉伸试样对其进行单向拉伸试验得到真实应力和真实应变曲线。
[0033]2)根据试验获得的真实应力和真实应变曲线选择至少3对失稳发生之前的任意塑性变形区作为试验数据，根据现有技术中的本构模型选取至少2个材料的本构模型，将获得的试验数据进行拟合，计算每个本构模型修正后的拟合优度，公式如下：
[0034]A_R2＝1
‑
(1
‑
R2)
×
(n+n/R2)/(n
‑
p
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向拉伸仿真曲线失稳行为的表征方法，其特征在于，包括如下步骤：1)获取材料真实应力和真实应变曲线；2)对不同的本构模型对应试验数据进行拟合，计算每个本构模型修正后的拟合优度：A_R2＝1
‑
[(1
‑
R2)
×
(n+n/R2)/(n
‑
p
‑
1)] (1)其中，A_R2为本构模型修正后的拟合优度，R2为本构模型修正前的拟合优度，n为样本量，p是拟合参数的数量；3)选取修正后拟合优度最接近1的两个本构模型整合为新的本构模型C，整合公式为：C＝P
×
A+(1
‑
P)
×
B (2)其中，P为修正系数，P修正范围为0～1，A、B是修正后拟合优度最接近1的两个本构模型；4)利用新的本构模型在仿真试验中得到试样中心区域的截面载荷和标距变化过程；5)将仿真试验中失稳行为发生后的截面载荷和标距变化过程曲线与对应的拉伸试验结果进行对比；6)调...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁笑，李萧彤，林利，徐鑫，李春林，郝志强，芦延鹏，吕冬，丁庶炜，刘仁东，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：