一种金属焊接结构的真实应力应变曲线的测量方法

摘要

一种金属焊接结构的真实应力应变曲线的测量方法，先测得缺口拉伸试验的真实应力应变曲线，且最大载荷处的真实断裂应变为待测量部位金属的应变硬化指数；采用有限元计算软件进行缺口拉伸试样真实应力应变曲线计算，获得不同缺口尺寸下的缺口拉伸试样的真实应力应变曲线，拟合建立缺口尺寸与几何因子的关系，建立包含缺口尺寸和最大载荷处真实断裂应变等影响因素的几何因子表达式；根据载荷分离理论以及上述得到的关系式、表达式，得到金属焊接结构待测区域金属的真实应力应变曲线。本发明通过小尺寸的缺口拉伸试验和建立的一系列关系，实现了将待测材料区域的局部性向整个单一区域材料的准确传递。

主权项

一种金属焊接结构的真实应力应变曲线的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)缺口拉伸试验真应力真应变曲线的获取：采用拉伸试验机，对加工好的待测部位金属的缺口拉伸试样进行拉伸性能测试，得到缺口拉伸试验的真实应力应变关系，并且最大载荷处的真实断裂应变为待测量部位金属的应变硬化指数；(2)焊缝金属或热影响区金属真实应力应变曲线的预测：根据载荷分离理论，待测部位金属的真实应力应变关系与缺口拉伸试样的真实应力应变曲线的关系符合式(1)，σ^smooth(ε)＝σ^Notched(ε)/G   (1)式中σ^smooth(ε)为待测部位金属的真实应力应变关系，σ^Notched(ε)为待测部位金属的缺口拉伸试样的真实应力应变关系，G为几何因子；采用有限元计算软件，计算光滑拉伸试样和不同缺口尺寸的缺口拉伸试样的应力应变曲线；其中，待测部位金属的弹性性能为：E/σ₀＝500，ν＝0.3，E为弹性模量，σ₀为屈服应力，ν为泊松比，并且待测部位金属塑性符合Power‑law硬化模型：$\bar{\sigma }={\sigma }_0{(1+\frac{{\overline{ϵ}}^p}{{ϵ}_0})}^n---\left(2\right)$式中，为流变应力，为等效塑性应变，σ₀为屈服应力，ε₀为屈服应变，且ε₀＝σ₀/E，E为弹性模量，n为应变硬化指数，当n＝0.1时，计算光滑拉伸试样、多个缺口尺寸下和D₀/R₀分别为7.5和3.0的真实应力真应变曲线，拟合建立缺口尺寸与几何因子的关系，如式(3)所示：$G=1.007+0.1877\left(\frac{D_0}{R_0}\right)-0.01313{\left(\frac{D_0}{R_0}\right)}^2---\left(3\right)$式中，D₀为缺口拉伸试样的缺口深度，R₀为缺口拉伸试样的缺口半径；通过改变材料的应变硬化指数n，计算并分析应变硬化指数n对不同缺口尺寸下材料应力应变曲线的影响，并拟合建立最大载荷处真实断裂应变与几何因子比值的关系，即关系式(4)：$G=[1.007+0.1877\left(\frac{D_0}{R_0}\right)-0.01313{\left(\frac{D_0}{R_0}\right)}^2](1.053-{0.53ϵ}_{P_{\max }})---\left(4\right)$式中，为最大载荷处的真实断裂应变，根据式(1)、式(4)以及步骤(1)中的应变硬化指数，计算得到待测部位金属的真实应力应变曲线。