[发明专利]面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法

权利要求书

1.一种面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）选取待测材料的标准试样，通过试验测得该标准试样的J-R曲线，根据该J-R曲线获得标准试样的延性断裂韧性作为参考延性断裂韧性J_ref；

对标准试样建立有限元模型，将待测材料的真应力-真应变曲线、弹性模量E、泊松比ν以及GTN模型参数输入标准试样的有限元模型，通过有限元计算获得标准试样的J-R曲线；

调整GTN模型参数，重复上述计算过程，直至计算得到的J-R曲线与试验测得的J-R曲线基本重合，此时对应的GTN模型参数，即为标定后的GTN模型参数；

（2）选取待测材料的不同面内及面外拘束试样，对不同面内及面外拘束试样建立有限元模型，将待测材料的真应力-真应变曲线、弹性模量E、泊松比ν以及标定后的GTN模型参数输入不同面内及面外拘束试样的有限元模型，通过有限元计算获得不同面内及面外拘束试样的J-R曲线，根据该J-R曲线获得不同面内及面外拘束试样的延性断裂韧性J_IC；

（3）计算标准试样在其延性断裂韧性J_ref对应的载荷条件下的裂纹尖端的等效塑性应变PEEQ=x的等值回路曲线所围区域的面积作为参考面积A_ref；

计算不同面内及面外拘束试样在其延性断裂韧性J_IC对应的载荷条件下的裂纹尖端的等效塑性应变PEEQ=x的等值回路曲线所围区域的面积A_PEEQ；

计算不同面内及面外拘束试样的统一拘束参数A_p=A_PEEQ/A_ref；

（4）以不同面内及面外拘束试样的统一拘束参数的平方根为横坐标，以其无量纲化后的断裂韧性J_IC/J_ref为纵坐标作图,即可得到关联线，此即为确定的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性之间的关系。

2.如权利要求1所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，所述不同面内及面外拘束试样包括面内拘束单独变化的试样、面外拘束单独变化的试样、面内拘束与面外拘束同时变化的试样之中的至少两种。

3.如权利要求2所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，通过改变裂纹相对深度和/或试样高度实现面内拘束的变化。

4.如权利要求2所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，通过改变试样厚度实现面外拘束的变化。

5.如权利要求2所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，所述不同面内及面外拘束试样的总数量不少于6个。

6.如权利要求1或2所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，所述GTN模型参数包括塑性本构参数q₁,q₂,q₃；初始孔洞体积分数f₀；孔洞形核参数ε_Ν,S_N,f_N；孔洞聚合时的临界体积分数f_C；断裂时的临界孔洞体积分数f_F。

7.如权利要求6所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，q₁=1.5，q₂=1，q₃=q₁²=2.25。

8.如权利要求6所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，当待测材料为合金钢时，ε_N=0.3，S_N=0.1。

9.如权利要求1或2所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，0.2≤x≤0.3。

10.如权利要求1或2所述的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中，通过0.2mm钝化线方法根据J-R曲线获得延性断裂韧性。