[發明專利]基于拉伸實驗的熱塑形材料高低溫本構方程的構建方法

在審

• 申請號: 201810258134.1
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108491643A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 周俊龍;李桂琴;郭慶;潘鵬;馮捷敏;王君
• 申請（專利權）人: 上海延鋒金橋汽車飾件系統有限公司;上海大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/11;G01N3/18;G01N3/08
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;宋麗榮

1.一種基于拉伸實驗的熱塑形材料高低溫本構方程的構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將熱塑形材料在常溫T_a下進行常溫拉伸實驗，在溫度T₁和T₂下進行兩個高溫拉伸實驗，在溫度T₃和T₄下進行兩個低溫拉伸實驗，分別得到試驗彈性模量、試驗最大拉伸應力、試驗最大拉伸應力對應拉伸應變、試驗拉伸應力和試驗拉伸應變曲線；

S2：根據各試驗彈性模量和相應的溫度，用如下本構方程求解a、b、c和d四個系數：

E(T)＝a·(tanh((T+b)/c))+d (I)

式(I)中，E(T)表示溫度為T時的彈性模量，a、b、c和d為材料相關的常數；

S3：根據各試驗最大拉伸應力和相應的溫度，用如下本構方程求解e、f、g和h四個系數：

σ_Y(T)＝e·(tanh((T+f)/g))+h (II)

式(II)中，σ_Y(T)表示溫度為T時的最大拉伸應力，e、f、g和h為材料相關的常數；

S4：根據各試驗最大拉伸應力對應拉伸應變和相應的溫度，用如下本構方程求解k₁、k₂兩個系數：

式(III)中，ε_Y(T)表示溫度為T時的最大拉伸應力對應拉伸應變，i為常溫下最大拉伸應力對應的拉伸應變，k₁、k₂為材料相關的常數；

S5：將溫度T₁，T₂，T_a，T₃，T₄代入式(I)-(III)中，分別得到擬合彈性模量E(T)、擬合最大拉伸應力σ_Y(T)和擬合最大拉伸應力對應拉伸應變ε_Y(T)，然后將該擬合彈性模量、擬合最大拉伸應力和擬合最大拉伸應力對應拉伸應變代入下式(IV)表示的本構方程得到應力-應變擬合曲線：

式(IV)中，σ(T)表示溫度為T時的應力，ε(T)表示溫度為T時的應變，

根據試驗拉伸應力和試驗拉伸應變曲線直接得到實驗曲線，通過比較實驗曲線與擬合曲線的吻合度來確認式(IV)的本構方程的準確性。

2.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，將熱塑形材料在23℃下進行常溫拉伸實驗，在60℃、80℃、110℃下進行高溫拉伸實驗，在-30℃、-10℃下進行低溫拉伸實驗。

3.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，式(I)中的常數a、b、c和d的計算包括：將各試驗彈性模量分別代入式(I)中，然后通過最小二乘的方法進行確定。

4.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，式(II)中的常數e、f、g和h的計算包括：將各試驗最大拉伸應力分別代入式(II)中，然后通過最小二乘的方法進行確定。

5.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，式(III)中的常數k₁和k₂的計算包括：將各試驗最大拉伸應力對應拉伸應變分別代入式(III)中，然后通過最小二乘的方法進行確定。

6.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，在確認式(IV)的本構方程的準確性后，直接利用該本構方程對熱塑形材料的材料力學數據進行預測。

7.根據權利要求6所述的構建方法，其特征在于，該預測包括：將預測溫度代入式(I)、式(II)和式(III)中分別計算得到預測彈性模量、預測最大拉伸應力和預測最大拉伸應力對應拉伸應變；然后將預測彈性模量、預測最大拉伸應力和預測最大拉伸應力對應拉伸應變代入式(IV)得到應力-應變的預測曲線。