详情

原文传递金属圆棒试样单轴拉伸应力应变的圆弧反推测量方法

专利名称：	金属圆棒试样单轴拉伸应力应变的圆弧反推测量方法
摘要：	本发明涉及了金属圆棒试样单轴拉伸应力应变的圆弧反推测量方法，金属材料力学性能测试技术领域，该方法基于金属圆棒试样单轴拉伸失稳颈缩逐级扩展的圆弧旋转体模型，只需要测量圆棒试样拉伸过程中标距伸长量，并提取断后试棒外轮廓曲线坐标信息，通过反推计算每一时刻颈缩圆弧半径和颈缩最小截面半径，直接代入Bridgman法计算该时刻真实应力和真实应变。本发明省去现有方法中颈缩最小截面半径和外轮廓曲率半径的试验测量环节，并且提高了大应变范围应力应变曲线的测量精度，对于金属材料力学性能测试具有重要意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	管志平;管晓芳;马品奎;史明狄;韦钦洋;查敏;高丹;王慧远;王珵;赵泼;任明文;贾红杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910052962.4
公开号：	CN109883824A
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	李泉宏
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.金属圆棒试样单轴拉伸应力应变的圆弧反推测量方法，具体步骤如下： (1)进行金属圆棒试样单轴拉伸试验，原始标距长度为l0，原始标距半径为a0，测量并记录开始拉伸直至断裂前的各时刻载荷Fi和标距伸长量dli，其中i＝0～N，0和N分别对应拉伸开始和断裂点时刻，并用光学方法采集断后较长的一半试棒沿轴线方向的外轮廓信息，通过图像处理获得外轮廓曲线的各点坐标其中k＝0～M，0和M分别对应试样颈缩断裂点和平行长度范围内接近圆弧过渡部分的某点，断裂点的确定是以yk值最小为准，以对应颈缩断裂点的轴线坐标为坐标原点，即对颈缩外轮廓曲线各点进行拟合，得到颈缩外轮廓曲线函数 (2)对断后试样颈缩外轮廓曲线坐标进行弹性修正，已知金属材料弹性模量E和泊松比λ，则修正后时刻i对应的各点坐标表示为其中保留所有的点(数量为T+1)，并将修正为(l0+dlN)/2，则对应断裂时刻标距点的坐标可表示为对颈缩外轮廓曲线各点进行拟合，得到颈缩外轮廓曲线函数φ(x)。 (3)金属圆棒试样在颈缩失稳后始终在最小颈缩处扩散变形，而最小颈缩处之外不参与变形。将时刻i对应的颈缩最小截面部位简化为圆弧母线方程为fi(x)的旋转体，并与之前所有时刻的圆弧旋转体构成圆棒试样拉伸颈缩扩展的圆弧旋转体模型。时刻i母线fi(x)与颈缩外轮廓曲线函数φ(x)相切并交于Pi(xi,yi)点，其在最小截面处的坐标为Qi(x′i,y′i)点。则有其中ai和Ri分别为i时刻颈缩最小截面半径和圆弧半径。 (4)基于体积不变定律，时刻i对应的Pi(xi,yi)点至Qi(x′i,y′i)点的圆弧fi(x)旋转体体积Vi1和标距点至Pi(xi,yi)点的颈缩外轮廓曲线函数φ(x)旋转体体积Vi2的和等于初始标距范围内试样体积可表示为如下关系，通过对上式求解，可计算出各时刻i对应的未知量xi、ai和Ri值。 (5)根据Bridgman法，将i时刻的载荷Fi、颈缩处最小截面半径ai和曲率半径Ri，代入下式，计算得到时刻i对应的真实应变εi和真实应力σi。 2.根据权利要求1所述的金属圆棒试样单轴拉伸应力应变的圆弧反推测量方法，其特征在于，重复以上(3)～(5)步骤，分别计算i＝0～N时刻的真实应变εi和真实应力σi，从而获取金属圆棒试样从拉伸开始至断裂结束范围内的应力应变曲线。
所属类别：	发明专利