[發(fā)明專利]基于單邊裂紋中心孔楔入式試樣的測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110790567.3
• 申請(qǐng)日: 2021-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113466020B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巫元俊;包陳;徐習(xí)凱;蔡力勛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

1.一種基于單邊裂紋中心孔楔入式試樣的測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將成對(duì)凸起的開(kāi)口銷設(shè)置在底座上，并將單邊裂紋中心孔楔入式試樣的裂紋穿過(guò)開(kāi)口銷的凸起放置在開(kāi)口銷上；

S2、將楔形壓桿對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口銷的凸起之間的間隙，對(duì)單邊裂紋中心孔楔入式試樣進(jìn)行楔入I型裂紋加載，并獲取楔入加載方向的位移和楔入加載方向的力；

S3、通過(guò)楔入加載方向的位移和楔入加載方向的力，計(jì)算得到單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的位移和單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的力，并繪制單邊裂紋中心孔楔入式試樣的尖裂紋載荷位移曲線；

S4、獲取單邊裂紋中心孔楔入式試樣的鈍裂紋加載參數(shù)：通過(guò)有限元計(jì)算，得到單邊裂紋中心孔楔入式試樣的鈍裂紋載荷位移曲線；鈍裂紋載荷位移曲線的載荷即單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的力，鈍裂紋載荷位移曲線的位移即單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的位移；

S5、計(jì)算鈍裂紋載荷位移曲線線性區(qū)域的斜率，得到未擴(kuò)展時(shí)單邊裂紋中心孔楔入式試樣的柔度，即初始柔度；通過(guò)同一位移上尖裂紋加載方向的力、鈍裂紋加載方向的力和初始柔度計(jì)算得到實(shí)時(shí)柔度；

S6、獲取初始裂紋長(zhǎng)度，并通過(guò)初始裂紋長(zhǎng)度和初始柔度計(jì)算單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料彈性模量，結(jié)合實(shí)時(shí)柔度和材料彈性模量計(jì)算得到實(shí)時(shí)裂紋長(zhǎng)度；

S7、對(duì)單邊裂紋中心孔楔入式試樣未擴(kuò)展前的尖裂紋載荷位移曲線進(jìn)行位移采樣，并通過(guò)實(shí)時(shí)裂紋長(zhǎng)度計(jì)算單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的彈性位移和塑形位移；

S8、通過(guò)塑形位移計(jì)算得到單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料應(yīng)變硬化系數(shù)N和單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料應(yīng)力硬化指數(shù)K；

S9、通過(guò)單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料應(yīng)變硬化系數(shù)N和單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料應(yīng)力硬化指數(shù)K繪制單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料的等效應(yīng)力應(yīng)變曲線；

S10、通過(guò)彈性位移和塑形位移計(jì)算得到單邊裂紋中心孔楔入式試樣的斷裂韌性值；

步驟S7中通過(guò)實(shí)時(shí)裂紋長(zhǎng)度計(jì)算單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的彈性位移和塑形位移的具體方法為：

根據(jù)公式：

得到單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的彈性位移h_Le(i)和塑形位移h_Lp(i)；其中P_Ler為中間參數(shù)，a_i為實(shí)時(shí)裂紋長(zhǎng)度，k₁為有效變形體積系數(shù)，k₂為與實(shí)時(shí)裂紋長(zhǎng)度a_i相關(guān)的有效體積折減系數(shù)，k₃為等效應(yīng)變系數(shù)，B為單邊裂紋中心孔楔入式試樣的厚度，E為單邊裂紋中心孔楔入式試樣的材料彈性模量，P_L(i)為位移i時(shí)的尖裂紋在加載方向的力，為特征長(zhǎng)度，取值為W，W為單邊裂紋中心孔楔入式試樣的剩余韌帶長(zhǎng)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單邊裂紋中心孔楔入式試樣的測(cè)定方法，其特征在于，步驟S3的具體方法包括：

根據(jù)公式：

得到單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的位移V_L(i)和單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的力P_L(i)；其中μ為楔形壓桿和開(kāi)口銷之間的摩擦系數(shù)，2θ為楔形壓桿的楔入角度，sinθ為正弦函數(shù)，cosθ為余弦函數(shù)，tanθ為正切函數(shù)，V_F(j)為楔入加載方向的位移，P_F(j)為楔入加載方向的力，i為單邊裂紋中心孔楔入式試樣的加載方向的位移坐標(biāo)點(diǎn)，j為楔入加載方向的位移坐標(biāo)點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單邊裂紋中心孔楔入式試樣的測(cè)定方法，其特征在于，步驟S5的具體方法包括：

根據(jù)公式：

得到實(shí)時(shí)柔度C_i；其中P_L(i)為位移i時(shí)的尖裂紋在加載方向的力，為位移i時(shí)的鈍裂紋在加載方向的力，C₀為初始柔度。