[發(fā)明專利]本構(gòu)參數(shù)、動(dòng)態(tài)失效參數(shù)的獲取和驗(yàn)證方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811229956.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109238855A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏延鵬;劉子尚;楊喆;郭雅悰;黃晨光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種本構(gòu)參數(shù)、動(dòng)態(tài)失效參數(shù)的獲取和驗(yàn)證方法，其特征在于，包括：

對(duì)鋁合金材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，獲取所述鋁合金材料的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

獲取所述鋁合金材料在不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

根據(jù)所述準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和所述動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合獲得鋁合金材料的本構(gòu)參數(shù)；

對(duì)所述鋁合金材料在試驗(yàn)時(shí)所產(chǎn)生的斷口進(jìn)行分析，確定所述鋁合金材料的動(dòng)態(tài)失效參數(shù)；

根據(jù)所述本構(gòu)參數(shù)和所述動(dòng)態(tài)失效參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證所述鋁合金材料的本構(gòu)參數(shù)和失效應(yīng)變的準(zhǔn)確性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)鋁合金材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，獲取所述鋁合金材料的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，包括：

采用線切割處理所述鋁合金材料，得到所述鋁合金材料的試樣；

采用對(duì)砂紙對(duì)所述試樣的表面以及邊角進(jìn)行打磨，以及去掉所述試樣線切割的影響區(qū)；

采用靜態(tài)材料試驗(yàn)機(jī)MTS810對(duì)處理后的試樣進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，獲取所述鋁合金材料的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲取所述鋁合金材料在不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，包括：

采用霍普金森桿全自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)分析一體化平臺(tái)對(duì)所述試樣進(jìn)行不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，獲取動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

其中，動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)在低應(yīng)變率范圍為：300～600s^-1，中應(yīng)變率范圍為：600～1000s^-1以及高應(yīng)變率范圍為大于1000s^-1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和所述動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合獲得鋁合金材料的本構(gòu)參數(shù)，包括：

對(duì)所述試樣采用J-C本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行應(yīng)變率相關(guān)本構(gòu)描述；

其中，為塑性等效流動(dòng)應(yīng)力，ε₁、ε₂及ε₃分別為：第一主應(yīng)變、第二主應(yīng)變及第三主應(yīng)變，在單軸拉伸過(guò)程中：

ε₁＝ε

單軸拉伸應(yīng)變?yōu)檩S向應(yīng)變，為參考應(yīng)變率，一般取為1，為塑性應(yīng)變率，模型中A、B及n為靜態(tài)參數(shù)，由對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的擬合得出，C為應(yīng)變率參數(shù)，由對(duì)不同應(yīng)變率的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合得出。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述鋁合金材料在試驗(yàn)時(shí)所產(chǎn)生的斷口進(jìn)行分析，確定所述鋁合金材料的動(dòng)態(tài)失效參數(shù)，包括：

選擇合適的觸發(fā)方式、配合圖像采集的光源、以及設(shè)置圖像采集速率和載荷采集速率對(duì)試樣進(jìn)行圖像采集，獲得多組散斑圖像；

根據(jù)多組散斑圖像中的圖案變化確定所述試樣在被破壞中的位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)；

選取在試驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的斷口，并對(duì)斷口進(jìn)行分析，確定所述鋁合金材料的動(dòng)態(tài)失效參數(shù)。

6.一種本構(gòu)參數(shù)、動(dòng)態(tài)失效參數(shù)的獲取和驗(yàn)證裝置，其特征在于，包括：

準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變獲取模塊，用于對(duì)鋁合金材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，獲取所述鋁合金材料的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變獲取模塊，用于獲取所述鋁合金材料在不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

本構(gòu)參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)所述準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和所述動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合獲得鋁合金材料的本構(gòu)參數(shù)；

動(dòng)態(tài)失效參數(shù)獲取模塊，用于對(duì)所述鋁合金材料在試驗(yàn)時(shí)所產(chǎn)生的斷口進(jìn)行分析，確定所述鋁合金材料的動(dòng)態(tài)失效參數(shù)；

驗(yàn)證模塊，用于根據(jù)所述本構(gòu)參數(shù)和所述動(dòng)態(tài)失效參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證所述鋁合金材料的本構(gòu)參數(shù)和失效應(yīng)變的準(zhǔn)確性。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變獲取模塊，具體用于采用線切割處理所述鋁合金材料，得到所述鋁合金材料的試樣；采用對(duì)砂紙對(duì)所述試樣的表面以及邊角進(jìn)行打磨，以及去掉所述試樣線切割的影響區(qū)；采用靜態(tài)材料試驗(yàn)機(jī)MTS810對(duì)處理后的試樣進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，獲取所述鋁合金材料的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。