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原文传递金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法

专利名称：	金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法
摘要：	本发明提供一种金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，包括设计第一组试样和第二组试样；采用非线性拉伸力对所述第一组试样进行准静态标准拉伸试验，获得该第一组试样的真应力‑塑形应变曲线，将该第一组试样的真应力‑塑形应变曲线输入该第二组试样中各种试样类型对应的材料数值试验模型中，获得该第二组试样中各种试样类型对应的应力三轴度η、归一化洛德角参数；采用该非线性拉伸力对所述第二组试样中各种类型的试样进行断裂试验，获得该第二组试样中各种试样类型对应的临界断裂应变值；根据该第二组试样中每种试样类型的应力三轴度η、归一化洛德角参数和临界断裂应变值，得到金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国汽车工程研究院股份有限公司
发明人：	梁宾;李珮铭;赵岩;周佳;万鑫铭;冯毅;范体强;高翔;方刚;张钧萍
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911311254.4
公开号：	CN110987621A
代理机构：	重庆市诺兴专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘兴顺
分类号：	G01N3/08;G01N3/24;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/08;G01N3/24
申请人地址：	400000 重庆市北部新区金渝大道9号
主权项：	1.一种金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，其特征在于，包括：针对相同材料的金属材料，设计用于准静态标准拉伸试验的第一组试样和用于断裂试验的第二组试样，该第二组试样中试样包括多种类型；采用非线性拉伸力对所述第一组试样进行准静态标准拉伸试验，获得该第一组试样的真应力-塑形应变曲线，将该第一组试样的真应力-塑形应变曲线输入该第二组试样中各种试样类型对应的材料数值试验模型中，获得该第二组试样中各种试样类型对应的应力三轴度η、洛德角参数ξ、归一化洛德角参数采用该非线性拉伸力对所述第二组试样中各种类型的试样进行断裂试验，获得该第二组试样中各种试样类型对应的临界断裂应变值；针对该第二组试样中的每种试样类型，将其应力三轴度η、洛德角参数ξ、归一化洛德角参数和临界断裂应变值代入对应的三维模型中，建立多元次方程组，计算得到三维断裂模型中的五个未知系数K、C、f、n，进而得到金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型。 2.根据权利要求1所述的金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，其特征在于，所述第一组试样包括多个试样，所述采用非线性拉伸力对所述第一组试样进行准静态标准拉伸试验，获得该第一组试样的真应力-塑形应变曲线包括：采用该非线性拉伸力对所述第一组试样中的各个试样进行准静态标准拉伸试验，以获得该第一组试样中各个试样的真应力-塑形应变曲线；从该第一组试样中各个试样的真应力-塑形应变曲线中选择居中的一条真应力-塑形应变曲线作为该第一组试样的真应力-塑形应变曲线。 3.根据权利要求1所述的金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，其特征在于，所述第二组试样中的每种试样类型都包括多个该种类型的试样；所述采用该非线性拉伸力对所述第二组试样中各种类型的试样进行断裂试验，获得该第二组试样中各种试样类型对应的临界断裂应变值包括：针对所述第二组试样中每种试样类型，采用该非线性拉伸力对该种类型的多个试样进行对应断裂试验，获得对应试样个数的临界断裂应变值，求取该对应试样个数的临界断裂应变值的平均值，将该平均值作为该第二组试样中该种试样类型的临界断裂应变值。 4.根据权利要求1至3中任意一项所述的金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，其特征在于，所述第二组试样包括纯剪切拉伸试验试样、中心孔单向拉伸试验试样、R5缺口拉伸试验试样、R10缺口拉伸试验试样和杯突试样五种试样类型，每种试样类型都包括多个该种类型的试样。 5.根据权利要求1所述的金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，其特征在于，三维断裂模型的失效应变是应力三轴度与归一化洛德角的函数，如下所示式中，包含五个未知数，分别为K、C、f、n，需通过多组断裂试验进行标定；其中，通过应力三轴度η及归一化洛德角参数表征材料的受力状态，其值均在[-1，1]之间，计算式中如下应力三轴度：式中，p为静水压力，为Mises等效应力，σ1、σ2、σ3分别为第一、第二、第三主应力，I1为第一应力不变量，J2为第二应力偏量不变量；洛德角参数：式中，为Mises等效应力，J2、J3分别为第二、第三偏应力偏量不变量；归一化洛德角在所述三维断裂模型中，以损伤因子D判断材料的断裂失效，当D＝1时，发生断裂，其计算公式如下所示：式中dεp为塑性应变积累量，为不同应力三轴度及归一化洛德角对应的断裂失效应变，损伤因子D的计算中，考虑了材料的非线性应变路径的损伤积累。 6.根据权利要求1所述的金属材料在复杂应力状态下的三维断裂模型建立方法，其特征在于，采用DIC设备进行实时应变测试，获得该第二组试样中各种试样类型对应的临界断裂应变值。
所属类别：	发明专利