[發明專利]一種十字拉伸預變形加載測定屈服面的方法

有效

• 申請號: 201710312003.2
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107271273B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 石寶東;楊寶成;楊沖;梅一兵;劉勝偉;張祥;彭艷;孫建亮
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

本發明專利公開了一種十字拉伸預變形加載測定屈服面的方法，其內容主要包括初始屈服面和后繼屈服面的測定，均采用一方向預拉伸變形后另一方向再拉伸變形的加載路徑測定屈服面。初始屈服面測定，首先沿十字拉伸試樣一方向拉伸至選取的不同應力點保持載荷，再沿另一方向拉伸至斷裂，根據所得屈服強度值繪制初始屈服面；后繼屈服面測定，首先沿十字拉伸試樣軋制方向拉伸至選取的預拉伸點，卸載至零或卸載到選取的不同應力點，然后根據不同卸載方式選擇下一步加載方式，得到相應的屈服強度值繪制后繼屈服面。本發明方法能夠很好地反映板材雙軸加載中屈服面的演化規律，能夠有效表征金屬材料塑性變形的各向異性力學行為。

技術領域

本發明屬于材料力學實驗屈服面測定技術領域，具體涉及一種十字拉伸預變形加載測定屈服面的方法，該方法尤其適用于金屬薄板材料屈服面的測定。

背景技術

金屬材料在工程應用中有很多問題涉及到塑性力學理論，而金屬板材成形過程就是一種塑性變形行為，為了準確地預測成形過程和改善成形工藝，需要構建精確的本構模型表征塑性變形過程。然而，金屬材料塑性變形過程中的屈服、塑性流變和強化效應可以采用屈服面的演化研究，屈服面的演化規律是構建本構模型的重要理論依據。

大量研究表明，金屬板材在成形過程中的加載路徑往往是一種非比例路徑，其應力狀態是多軸、復雜的。目前，針對板材的力學實驗一般為沿不同方向取樣單軸加載和雙軸比例加載，這些加載方式不能很好的反映板材成形過程中的實際受力狀態，在描述金屬材料多軸、復雜應力狀態下成形過程中存在不可忽略的誤差，無法滿足其實際成型過程的需要，尤其是具有強烈的各向異性行為的金屬材料，如鎂合金、鈦合金等。綜上所述，現有的屈服面測定方法不能很好地表征金屬材料的各向異性。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供一種十字拉伸預變形加載測定屈服面的方法，該方法能夠很好地反映板材雙軸加載中屈服面的演化規律，能夠有效表征金屬材料塑性變形的各向異性力學行為。

為了解決上述存在的技術問題，本發明的技術方案如下：

一種十字拉伸預變形加載測定屈服面的方法，該方法采用一方向預拉伸變形后另一方向再拉伸變形的加載路徑測定屈服面，其具體內容包括如下步驟：

(1)在板材軋制方向和橫向分別制備軋制方向單軸拉伸試樣、橫向單軸拉伸試樣和十字拉伸試樣；

(2)取軋制方向單軸拉伸試樣進行單向拉伸加載，測定相應的軋制方向拉伸應力-應變曲線；取橫向單軸拉伸試樣進行單向拉伸加載，測定相應的橫向拉伸應力-應變曲線；獲得相應的屈服強度值；

(3)根據步驟(2)中測定的軋制方向拉伸應力-應變曲線，在彈性區域內任意選取若干個應力點，將各個應力點對應的應力值作為橫坐標，取個數與所選應力點點數相同的十字拉伸試樣，各十字拉伸試樣分別先沿軋制方向拉伸到選取的應力值，保持載荷，再沿橫向拉伸直至斷裂，測出相應的拉伸屈服強度值作為縱坐標；

(4)根據步驟(2)中測定的橫向拉伸應力-應變曲線，在彈性區域內任意選取若干個應力點，將各個應力點對應的應力值作為縱坐標，取個數與所選應力點點數相同的十字拉伸試樣，各十字拉伸試樣分別先沿橫向拉伸到選取的應力值，保持載荷，再沿軋制方向拉伸直至斷裂，測出相應的拉伸屈服強度值作為橫坐標；

(5)根據步驟(3)和(4)中所測定的坐標點繪制出初始屈服面；

(6)根據步驟(2)中測定的軋制方向拉伸應力-應變曲線，在塑性階段分別選取一應力點作為預拉伸點，首先取一個軋制方向單軸拉伸試樣，拉伸至選取的預拉伸點再卸載到零，測出軋制方向卸載過程的應力-應變曲線；然后取一個十字拉伸試樣，先沿軋制方向拉伸至預拉伸點再卸載到零，接著沿橫向單向拉伸加載，測出先沿軋制方向預拉伸再沿橫向拉伸的應力-應變曲線，獲得相應的屈服強度值；