[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

本發明涉及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，包括：根據彈性模量和溫度，擬合得到彈性模量與溫度的正切雙曲關系；根據最大拉伸應力和溫度，擬合得到最大拉伸應力與溫度的正切雙曲關系；根據最大拉伸應力對應拉伸應變和溫度，擬合得到最大拉伸應力對應拉伸應變與溫度的分段線性關系；代入本構方程得到應力?應變的擬合曲線，通過比對擬合曲線與實驗曲線的吻合度來確認本構方程的準確性，然后用經過驗證的本構方程預測其它溫度的應力?應變曲線。本發明基于拉伸實驗的熱塑形材料高低溫本構方程的構建方法，不需要對材料進行大量繁復的力學試驗測試就可以確定在不同溫度條件下材料的應力?應變曲線圖。

技術領域

本發明涉及材料力學特性領域，更具體地涉及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。

背景技術

塑料因其具有質輕、性能優良、耐腐蝕和易成形加工等優點，在生活各領域的應用比例不斷增加。同時，高低溫載荷下的失效是塑料零件的重要失效形式。目前汽車塑料部件高達1/3的產品失效發生在高低溫階段。近年來，隨著安全性問題越來越受關注，各行業對塑料材料的失效越來越重視，而熱塑料材料力學性能對其失效有至關重要的作用。

關于塑料材料的高低溫下的本構方程是近幾年來的研究熱點。但是，現有的本構方程需要進行大量繁復的力學試驗測試，非常復雜。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的復雜的問題，本發明旨在提供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。

本發明所述的基于拉伸實驗的熱塑形材料高低溫本構方程的構建方法，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，用如下本構方程擬合求解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，用如下本構方程擬合求解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，用如下本構方程擬合求解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、擬合最大拉伸應力和擬合最大拉伸應力對應拉伸應變，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-應變的擬合曲線：