小冲杆试验获取材料单轴应力‑应变关系的方法

摘要

本发明公开了一种小冲杆试验获取材料单轴应力‑应变关系的方法，在冲压圆片试样获取其连续的载荷‑位移曲线后，对P‑V曲线的第Ⅲ阶段进行幂律拟合，将得到的特征载荷和位移指数带入Hollomon方程而获取材料单轴应力‑应变关系。本发明适用于延性、幂律等向强化材料，在高温、辐照等特殊环境下，只需从服役构件中截取小圆片试样即可获取材料的单轴应力‑应变关系曲线，从而评估材料的劣化性能。该方法对服役构件的破坏性较弱，符合微损检测的目的，试样加工和试验原理都比较简单，所得结果具有较高的精度，克服了传统单轴拉伸试验受到材料尺寸很大限制等不足，成本较低。本方法对于贵重金属、服役构建微创圆片等小试样的本构关系的微力材料测试有较大优势。

主权项

一种小冲杆试验获取材料单轴应力‑应变关系的方法，用于严苛条件下的压力容器局部力学性能或稀贵重金属的微创圆片力学性能测试，通过小尺寸冲压试样的本构关系测量以获取材料单轴应力‑应变关系；其主要步骤包括：1)冲压获取具有四个阶段的圆片试样载荷‑位移试验曲线—P‑V曲线，然后采用幂律拟合P‑V曲线第Ⅲ阶段数据可得$\frac{P}{P^{*}}={\left(\frac{V}{D}\right)}^m---\left(1\right)$其中D为圆片直径，P*为特征载荷，m为位移指数，可由试验获取的P‑V试验数据回归得到；2)将P*和m值代入如下公式组$\left\{\begin{array}{c}{P}^{*}=c(k_{1}n+k_2)k_3^n\\ m=k_{4}n+k_5\end{array}\right.---\left(2\right)$即可获取材料屈服强度强度σ_y和应变硬化指数n；式中c＝Eⁿσ_y^1‑n/(1+n)，E为材料弹性模量；k₁～k₅为模型常数；3)将σ_y和n代入Hollomon方程$\sigma =\left\{\begin{array}{cc}Eϵ& \sigma \le {\sigma }_y\\ E^n{\sigma }_y^{1-n}{ϵ}^n& \sigma \ge {\sigma }_y\end{array}\right.---\left(3\right)$即可获取材料的单轴应力‑应变关系。