[發明專利]面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法

有效

• 申請號: 201310454481.9
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103471940A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 楊杰;王國珍;軒福貞;涂善東
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）選取待測材料的標準試樣，通過試驗測得該標準試樣的J-R曲線，根據該J-R曲線獲得標準試樣的延性斷裂韌性作為參考延性斷裂韌性J_ref；

對標準試樣建立有限元模型，將待測材料的真應力-真應變曲線、彈性模量E、泊松比ν以及GTN模型參數輸入標準試樣的有限元模型，通過有限元計算獲得標準試樣的J-R曲線；

調整GTN模型參數，重復上述計算過程，直至計算得到的J-R曲線與試驗測得的J-R曲線基本重合，此時對應的GTN模型參數，即為標定后的GTN模型參數；

（2）選取待測材料的不同面內及面外拘束試樣，對不同面內及面外拘束試樣建立有限元模型，將待測材料的真應力-真應變曲線、彈性模量E、泊松比ν以及標定后的GTN模型參數輸入不同面內及面外拘束試樣的有限元模型，通過有限元計算獲得不同面內及面外拘束試樣的J-R曲線，根據該J-R曲線獲得不同面內及面外拘束試樣的延性斷裂韌性J_IC；

（3）計算標準試樣在其延性斷裂韌性J_ref對應的載荷條件下的裂紋尖端的等效塑性應變PEEQ=x的等值回路曲線所圍區域的面積作為參考面積A_ref；

計算不同面內及面外拘束試樣在其延性斷裂韌性J_IC對應的載荷條件下的裂紋尖端的等效塑性應變PEEQ=x的等值回路曲線所圍區域的面積A_PEEQ；

計算不同面內及面外拘束試樣的統一拘束參數A_p=A_PEEQ/A_ref；

（4）以不同面內及面外拘束試樣的統一拘束參數的平方根為橫坐標，以其無量綱化后的斷裂韌性J_IC/J_ref為縱坐標作圖,即可得到關聯線，此即為確定的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性之間的關系。

2.如權利要求1所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，所述不同面內及面外拘束試樣包括面內拘束單獨變化的試樣、面外拘束單獨變化的試樣、面內拘束與面外拘束同時變化的試樣之中的至少兩種。

3.如權利要求2所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，通過改變裂紋相對深度和/或試樣高度實現面內拘束的變化。

4.如權利要求2所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，通過改變試樣厚度實現面外拘束的變化。

5.如權利要求2所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，所述不同面內及面外拘束試樣的總數量不少于6個。

6.如權利要求1或2所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，所述GTN模型參數包括塑性本構參數q₁,q₂,q₃；初始孔洞體積分數f₀；孔洞形核參數ε_Ν,S_N,f_N；孔洞聚合時的臨界體積分數f_C；斷裂時的臨界孔洞體積分數f_F。

7.如權利要求6所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，q₁=1.5，q₂=1，q₃=q₁²=2.25。

8.如權利要求6所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，當待測材料為合金鋼時，ε_N=0.3，S_N=0.1。

9.如權利要求1或2所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，0.2≤x≤0.3。

10.如權利要求1或2所述的面內及面外統一拘束與材料延性斷裂韌性關系的確定方法，其特征在于，所述步驟（1）和步驟（2）中，通過0.2mm鈍化線方法根據J-R曲線獲得延性斷裂韌性。