[發明專利]基于材料屈服強度動態增長因子的預測方法

有效

• 申請號: 202110313644.6
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113125256B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 田青超;薛藝
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28;G06F30/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種基于材料屈服強度動態增長因子的預測方法，涉及板材性能檢測技術領域。本發明方法包括：制備結構鋼的軸向拉伸樣件；測量所述軸向拉伸樣件的材料性能獲得結構鋼的材料參數；獲得不同的準靜態和動態拉伸應力應變曲線；根據所述材料屈服強度動態增長因子預測值和測量值兩者之間的真實誤差值進行修正，直至所述真實誤差值較小構建成兩段式模型。本發明方法為實際結構鋼在高應變速率下屈服強度的預測提供參考，進而達到對材料性能的定量分析，對產品生產研究提供指導。

技術領域

本發明公開一種基于材料屈服強度動態增長因子的預測方法，涉及板材性能檢測技術領域。

背景技術

中國汽車的高速增長和龐大的市場為汽車用鋼的發展帶來重大機遇。QStE系列低合金高強汽車用鋼板用于要求良好冷成形性能的汽車大梁等結構件。汽車大梁用鋼板是汽車結構配件中質量要求最為嚴格的材料之一，除常規的結構強度性能要求外，還必須具備良好的成型性能、抗凹陷性、足夠的結構剛度和焊接性能，以承受各種不同應變狀態下的沖壓成型而不破裂，避免負載過程中車身產生的局部變形，特別是在發生沖撞事故時最大限度的吸收能量、保證安全。

在材料科學的研究過程中通常需要對構件材料力學行為進行預測來判斷構件失效過程以及材料的實用價值。很多情況下結構鋼需要面對較高的應變率條件，通過吸收沖擊能量來保證零部件在發生碰撞時的安全，研究者不僅要考慮準靜態應變的因變量，還要考慮碰撞引起的動態響應。由于鋼結構對應變率的變化非常敏感，應變率的變化對結構鋼的力學行為有很大的影響，許多研究者建立了各種模型來預測結構鋼的動態變形行為，其中Cowper-Symonds本構模型被廣泛應用于描述材料在動態變形情況下的性能。預測模型的選擇對預測準確度有極大的影響，一種具體的預測方法都是以其特定的數學模型為特征。選擇合適的模型至關重要，存在較大偏差的模型容易導致效果達不到預期，對后續的研究沒有實際的指導價值。

例如采用Cowper-Symonds模型來預測S355鋼在5s^-1至25s^-1應變率范圍內的動態拉伸行為，可以準確地描述應變率函數的動態增長因子，并證實了模型的有效性。參見D.Forni等，Strain rate behavior in tension of S355 steel:base for progressivecollapse analysis,Eng.Struct.119(2016)164-173。另外，Chen等人采用Cowper-Symonds模型研究了的Q420結構鋼的力學行為，并確定材料系數。參見J.Chen等Experimentresearch on rate-dependent constitutive model of Q420 steel,Constr.Build.Mater.153(2017)816-823。

隨著汽車鋼市場發展，用戶對成形性要求越來越高，特別是內高壓成形用戶，明確提出了為滿足其汽車底盤副車架等復雜成形件的加工要求而提出的高斷后伸長率要求。過去三代汽車鋼的研制取得了巨大的進展，然而，延伸率大于30％、抗拉強度300-600MPa的高延伸率低合金鋼一直處于生產制造以及理論研究的盲區。針對最新開發的高延伸率汽車鋼，參見Approaching to High Elongation of Automotive Steel by ControlledCooling Strategy，Steel Research International，DOI:10.1002/srin.202000276,2020。在高速拉伸試驗研究中發現，現有Cowper-Symonds模型已經無法準確預測新開發的結構鋼種動態拉伸情況。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種基于材料屈服強度動態增長因子的預測方法，提升現有模型的準確度，實現簡單準確的結構鋼動態拉伸情況下材料力學性能預測，用以實現結構鋼屈服強度動態增長因子的準確預測。

為達到上述目的，本發明采用如下發明構思：