[發(fā)明專(zhuān)利]一種紫銅棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711217401.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108062434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖雄;劉秀宇;董亞偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)了一種紫銅棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法，首先對(duì)紫銅進(jìn)行單軸拉伸實(shí)驗(yàn)，獲得紫銅在室溫條件下單軸拉伸實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)；然后對(duì)紫銅進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力控制循環(huán)實(shí)驗(yàn)，獲得紫銅在室溫條件下非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力控制循環(huán)載荷實(shí)驗(yàn)的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)曲線(xiàn)；再對(duì)A?F非線(xiàn)性隨動(dòng)硬化模型進(jìn)行修正，構(gòu)建出用于預(yù)測(cè)紫銅棘輪效應(yīng)的本構(gòu)模型；最后基于紫銅單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)和循環(huán)滯回曲線(xiàn)確定本構(gòu)模型參數(shù)，將待預(yù)測(cè)的平均應(yīng)力、應(yīng)力幅值代入構(gòu)建的本構(gòu)模型中，預(yù)測(cè)在該工況下的棘輪效應(yīng)。本發(fā)明可以準(zhǔn)確描述并預(yù)測(cè)紫銅在循環(huán)應(yīng)力載荷下的棘輪行為，以及變形中的應(yīng)力應(yīng)變，對(duì)分析循環(huán)載荷作用下的金屬構(gòu)件的可靠性、安全性和疲勞壽命具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料本構(gòu)模型研究，具體涉及一種紫銅棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

金屬材料或結(jié)構(gòu)在非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力控制循環(huán)加載下將產(chǎn)生塑性變形的循環(huán)累積。這種現(xiàn)象就是棘輪效應(yīng)，棘輪效應(yīng)中產(chǎn)生的累積塑性變形稱(chēng)為棘輪應(yīng)變。在實(shí)際的工程問(wèn)題中，有很多構(gòu)件或裝置都會(huì)在非對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷的作用下產(chǎn)生棘輪行為，如化工廠(chǎng)的壓力容器和管道元件、核電站的貯液容器、高速鐵路的輪軌等。因此，在對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)可靠性、安全性和疲勞壽命的評(píng)估時(shí)需要考慮棘輪效應(yīng)的影響。

為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)材料在非對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷作用下的棘輪效應(yīng)，很多學(xué)者對(duì)材料的棘輪效應(yīng)進(jìn)行了廣泛的研究，建立了諸多循環(huán)本構(gòu)模型，但由于棘輪效應(yīng)的復(fù)雜性，現(xiàn)有的模型均有其優(yōu)缺點(diǎn)。采用A‐F模型預(yù)測(cè)棘輪效應(yīng)會(huì)使結(jié)果偏大，因此有必要改進(jìn)現(xiàn)有的本構(gòu)模型，從而更為合理準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)材料在非對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力控制加載條件下的棘輪效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種紫銅棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法，通過(guò)改進(jìn)本構(gòu)模型并確認(rèn)參數(shù)，從而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)紫銅棘輪效應(yīng)，為金屬材料棘輪效應(yīng)的研究提供參考。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種紫銅棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1、對(duì)紫銅進(jìn)行單軸拉伸實(shí)驗(yàn)，獲得紫銅在室溫條件下單軸拉伸實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)；

步驟2、對(duì)紫銅進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力控制循環(huán)實(shí)驗(yàn)，獲得紫銅在室溫條件下非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力控制循環(huán)載荷實(shí)驗(yàn)的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)曲線(xiàn)；

步驟3、對(duì)A-F非線(xiàn)性隨動(dòng)硬化模型進(jìn)行修正，構(gòu)建出用于預(yù)測(cè)紫銅棘輪效應(yīng)的本構(gòu)模型；

步驟4、基于紫銅單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)和循環(huán)滯回曲線(xiàn)確定本構(gòu)模型參數(shù)，將待預(yù)測(cè)的平均應(yīng)力、應(yīng)力幅值代入構(gòu)建的本構(gòu)模型中，預(yù)測(cè)在相應(yīng)工況下的棘輪效應(yīng)。

本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，有如下的有益效果：本方法通過(guò)修正A-F非線(xiàn)性隨動(dòng)硬化模型，對(duì)其中的第二項(xiàng)非線(xiàn)性項(xiàng)進(jìn)行了修改，從而構(gòu)建出的紫銅本構(gòu)模型可以準(zhǔn)確合理地預(yù)測(cè)材料在非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力循環(huán)下產(chǎn)生的棘輪應(yīng)變，對(duì)分析循環(huán)載荷作用下的金屬構(gòu)件的可靠性、安全性、疲勞壽命估測(cè)具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1為紫銅單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)與模擬預(yù)測(cè)曲線(xiàn)。

圖2為40±80Mpa工況下紫銅單軸應(yīng)力控制循環(huán)滯回曲線(xiàn)。

圖3為相同平均應(yīng)力下紫銅單軸棘輪效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與預(yù)測(cè)曲線(xiàn)。

圖4為相同應(yīng)力幅值下紫銅單軸棘輪效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與預(yù)測(cè)曲線(xiàn)。

圖5為本發(fā)明紫銅棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

1、紫銅單軸拉伸實(shí)驗(yàn)