[發(fā)明專利]一種金屬雙曲線試樣的大應(yīng)變壓縮硬化曲線的測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010017863.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN111189701B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管志平;邢敬升;高丹;任明文;馬品奎;王慧遠(yuǎn);王珵;管曉芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 長春市吉利專利事務(wù)所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明公開的是一種金屬雙曲線試樣的大應(yīng)變壓縮硬化曲線的測(cè)量方法,屬于金屬材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明方法通過測(cè)量雙曲線試樣在壓縮過程中最小截面處半徑的變化量與所承受的載荷再通過修正公式獲得修正后的的應(yīng)力應(yīng)變曲線。本發(fā)明獲得修正后的模擬載荷位移曲線與試驗(yàn)載荷位移曲線達(dá)到了很好的重合，最大誤差率不超過5％。本發(fā)明避免了現(xiàn)有壓縮試驗(yàn)應(yīng)變較大時(shí)存在的由摩擦引起鼓形而導(dǎo)致的誤差，可以獲得準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變曲線，對(duì)金屬材料力學(xué)性能測(cè)試具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于通過壓縮實(shí)驗(yàn)來獲取準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

背景技術(shù)

為了減少生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效率，有限元數(shù)值模擬已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬塑性成形的領(lǐng)域中。準(zhǔn)確的材料應(yīng)力應(yīng)變曲線作為進(jìn)行數(shù)值模擬的前提，對(duì)模擬結(jié)果有著至關(guān)重要的影響。由于金屬在成形過程中主要出于壓應(yīng)力狀態(tài)，且金屬往往在壓縮試驗(yàn)中能夠?qū)崿F(xiàn)更大的塑性變形量，所以在壓縮試驗(yàn)中獲取大范圍的應(yīng)力應(yīng)變曲線有著十分重要的意義。

目前金屬材料的壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線一般是通過圓柱試樣的單項(xiàng)壓縮實(shí)驗(yàn)來獲取的，但壓頭與試樣端面的摩擦?xí)乖嚇釉谳^大應(yīng)變時(shí)發(fā)生鼓形產(chǎn)生三向應(yīng)力，從而嚴(yán)重影響應(yīng)力應(yīng)變曲線的準(zhǔn)確性。為了消除或緩減摩擦的影響，通常采用添加潤滑劑或在計(jì)算應(yīng)力的公式中加入摩擦修正的部分。涂抹潤滑劑的方法雖然簡(jiǎn)單有效，但在大變形條件下潤滑劑都會(huì)被擠出接觸面難以有較好的效果。此外，在一些高溫條件下還需要考慮潤滑劑的耐高溫性能。在計(jì)算應(yīng)力的公式中加入摩擦補(bǔ)償?shù)淖龇ㄒ话闶且云骄Σ链笮〈嬲麄€(gè)壓縮過程中的摩擦大小進(jìn)行應(yīng)力修正的。顯然，在實(shí)際壓縮過程中摩擦大小是隨著接觸面不斷變化而實(shí)時(shí)變化著的。這必然導(dǎo)致此類方法難以保證對(duì)整條應(yīng)力應(yīng)變曲線都起到準(zhǔn)確的修正效果。此外，隨著電腦計(jì)算能力的提高和優(yōu)化軟件的普及，利用反推法來對(duì)壓縮應(yīng)力修正也有很多研究。但反推法往往需要大量的有限元，迭代運(yùn)算量十分巨大而且需要實(shí)驗(yàn)人員對(duì)特定的軟件有一定的理解難以廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在于通過金屬材料壓縮實(shí)驗(yàn)獲得準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變曲線，提出一種一種金屬雙曲線試樣的大應(yīng)變壓縮硬化曲線的測(cè)量方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體步驟如下：

(1)雙曲線輪廓試樣初始高度為h₀,中間最小截面的初始半徑為a₀，通過力的傳感器和視頻引伸計(jì)記錄金屬材料壓縮過程中承受的載荷P，試樣的高度h以及中間最小截面的半徑a的大小,并由公式(1)(2)計(jì)算平均真應(yīng)力-平均真應(yīng)變,

Δh＝h₀-h (3)

其中，ε_av，σ_av分別為平均真應(yīng)變和平均真應(yīng)力，Δh為壓下量；

(2)利用步驟(1)所述的最小截面的半徑a值和步驟(1)獲得的ε_av和△h繪制△h/a-ε_av圖并選取ε_av在0～0.4數(shù)據(jù)段進(jìn)行線性擬合獲得斜率m，并利用公式(4)獲得材料的硬化指數(shù)n值以便應(yīng)力修正,

n＝0.39053*m-0.38953； (4)

(3)根據(jù)步驟(1)獲得的平均真應(yīng)變-平均真應(yīng)力和步驟(2)獲得的硬化指數(shù)n，利用公式(5)和公式(6)獲得修正后的真應(yīng)力σ_true。

k＝-0.92711*n+0.25618 (5)

σ_true＝σ_av*(k*ε_av+0.9051) (6)

其中，k是與硬化指數(shù)n相關(guān)的修正因子；

步驟(2)所述的金屬雙曲線壓縮試樣的硬化指數(shù)在0.05～0.25之間；