材料拉伸真实本构曲线测试技术制造技术

技术编号:8861089 阅读:297 留言:0更新日期:2013-06-28 00:33
本发明专利技术公开了一种材料拉伸真实本构曲线测试技术,以获得工程应力-工程应变曲线和载荷-位移曲线,非接触式光学测量得到试样的颈缩变形轮廓曲线和应力应变场,建立漏斗圆棒试样的有限元分析模型,模拟试样拉伸直至颈缩断裂的全过程,以迭代求解方式标定出真实本构曲线。本发明专利技术克服了构造缺陷方式无法对所有金属材料的紧缩现象进行精确模拟和有限元迭代计算中迭代次数较多,计算成本高的缺点,且结合非接触式光学变形测量系统监测拉伸,获得试样拉伸全程的载荷-位移曲线及变形场。

【技术实现步骤摘要】
材料拉伸真实本构曲线测试技术
本专利技术属于材料力学性能测试技术,尤其是试验数据分析处理

技术介绍
拉伸试验是广泛应用的材料力学性能测试方法,可以测定材料的弹性模量、强度、塑性硬化等重要的基本力学性能参量,是工程构件设计及材料选取最基本的参考依据。通常,由拉伸试验可首先获得材料的载荷-位移曲线,然后根据试样的原始尺寸(原始横截面积Atl和原始标距Ltl)换算得到工程应力-工程应变曲线(也称拉伸本构曲线)。但是,试样的真实横截面积A和标距L在试验过程中是不断变化的,因此工程应力-工程应变曲线不能真实反映材料的变形规律,特别是当试样出现颈缩后,工程应力-工程应变曲线表现出应变大幅增长而应力却随之大幅下降的趋势。试样在颈缩时,颈缩处的横截面有不同程度缩小,使得试样继续变形所需的载荷势必下降,而工程应力仍以原始横截面积A0进行计算,从而导致工程应力-工程应变曲线在达到强度极限后下降。事实上,试样颈缩后载荷虽然下降了,但材料在整个颈缩过程中却仍在不断硬化,因此真实的应力也应当是不断增大的。传统方法基于体积不可压缩理论,将工程应力-工程应变换算为真应力-真应变曲线:权利要求1.材料拉伸真实本构曲线测试技术,以获得工程应力-工程应变曲线和载荷-位移曲线,非接触式光学测量得到试样的颈缩变形轮廓曲线和应力应变场,建立漏斗圆棒试样的有限元分析模型,模拟试样拉伸直至颈缩断裂的全过程,以迭代求解方式标定出真实本构曲线,采用如下步骤: 1)完成等直圆棒试样的拉伸试验,获得颈缩前的真应力-真应变曲线;采用对中夹具系统完成漏斗圆棒试样的拉伸试验,获得直至颈缩后断裂的全程的载荷-位移曲线,其中位移由VIC-3D非接触式光学测量得到,同时获得漏斗圆棒试样的应力-应变场; 2)建立漏斗圆棒试样有限元模型,以第I)步得到的等直圆棒试样颈缩前的拉伸真应力-真应变试验曲线作为输入材料本构关系,并从结果中提取漏斗圆棒试样的载荷-位移模拟曲线; 3)将提取的载荷-位移模拟曲线同第I)步中的漏斗圆棒试样载荷-位移试验曲线进行比较,若二者吻合则停止计算,当前的输入材料本构关系则为被研究材料的真实拉伸全程本构关系;若二者不吻合,则按下式更新有限元分析中的输入材料本构关系:全文摘要本专利技术公开了一种材料拉伸真实本构曲线测试技术,以获得工程应力-工程应变曲线和载荷-位移曲线,非接触式光学测量得到试样的颈缩变形轮廓曲线和应力应变场,建立漏斗圆棒试样的有限元分析模型,模拟试样拉伸直至颈缩断裂的全过程,以迭代求解方式标定出真实本构曲线。本专利技术克服了构造缺陷方式无法对所有金属材料的紧缩现象进行精确模拟和有限元迭代计算中迭代次数较多,计算成本高的缺点,且结合非接触式光学变形测量系统监测拉伸,获得试样拉伸全程的载荷-位移曲线及变形场。文档编号G01N3/08GK103175735SQ20121051821公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日专利技术者蔡力勋, 姚迪, 包陈 申请人:西南交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
材料拉伸真实本构曲线测试技术,以获得工程应力?工程应变曲线和载荷?位移曲线,非接触式光学测量得到试样的颈缩变形轮廓曲线和应力应变场,建立漏斗圆棒试样的有限元分析模型,模拟试样拉伸直至颈缩断裂的全过程,以迭代求解方式标定出真实本构曲线,采用如下步骤:1)完成等直圆棒试样的拉伸试验,获得颈缩前的真应力?真应变曲线;采用对中夹具系统完成漏斗圆棒试样的拉伸试验,获得直至颈缩后断裂的全程的载荷?位移曲线,其中位移由VIC?3D非接触式光学测量得到,同时获得漏斗圆棒试样的应力?应变场;2)建立漏斗圆棒试样有限元模型,以第1)步得到的等直圆棒试样颈缩前的拉伸真应力?真应变试验曲线作为输入材料本构关系,并从结果中提取漏斗圆棒试样的载荷?位移模拟曲线;3)将提取的载荷?位移模拟曲线同第1)步中的漏斗圆棒试样载荷?位移试验曲线进行比较,若二者吻合则停止计算,当前的输入材料本构关系则为被研究材料的真实拉伸全程本构关系;若二者不吻合,则按下式更新有限元分析中的输入材料本构关系:σ(i)=FE(i)FF(i)|V(i)·σ(i-1)ϵ(i)=ϵ(i-1)4)重复第3)步,直到获得被研究材料的真实拉伸全程本构关系时停止迭代计算;提取迭代计算停止时漏斗圆棒试样的应力应变场云图,同第1)步由VIC?3D非接触式光学测量得到的应力?应变场对比,以验证本专利技术技术方案获得的真实拉伸全程本构曲线的有效性。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡力勋姚迪包陈
申请(专利权)人:西南交通大学
类型:发明
国别省市:

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