[发明专利]超弹性材料本构模型参数锥形压入测定方法

说明书

本发明涉及材料力学性能测试理论与方法，旨在解决现有技术中的测定方法不能很好地适用于超弹性材料本构模型参数的测定的问题，提供一种超弹性材料本构模型参数锥形压入测定方法，将半锥角为θ₁、θ₂的两种圆锥形压头分别压入超弹性材料表面，得到两条压载荷P‑深度h曲线，并分别从两条曲线中分别得到半锥角角度θ₁的圆锥形角度压入下的加载曲率L_θ1的值，以及半锥角角度θ₂的圆锥形角度压入下的加载曲率L_θ2的值；通过，推理计算得到超弹性材料的Mooney‑Rivlin模型参数。本发明的有益效果是能够很好地适用于超弹性材料的本构模型参数的测定，能够得到精确度高的可用的结果。

技术领域

本发明涉及材料力学性能测试理论与方法，具体而言，涉及超弹性材料本构模型参数锥形压入测定方法。

背景技术

超弹性材料因具有可恢复的高延展性，被广泛应用于国防、交通等各行业的减震、吸能器件。

与其他种类的材料不同，超弹性材料本构关系呈现较明显的非线性，是对超弹性材料或结构进行力学分析的核心基础，在工程构件的完整性和安全评价中起着重要的作用。

现有存在对其他类型的材料进行测定的方法。然而，申请人在研究中发现，现有技术中的测定方法，如对金属材料的测定方法在用于超弹性材料时具有极大的误差，导致结果不可用。

发明内容

本发明旨在提供一种超弹性材料本构模型参数锥形压入测定方法，以解决现有技术中的测定方法不能很好地适用于超弹性材料本构模型参数的测定的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种超弹性材料本构模型参数锥形压入测定方法，包括以下步骤：

1)令所测超弹性材料满足Mooney-Rivlin模型，即

u＝C₁(I₁-3)+C₂(I₂-3) (1)

式中，C₁和C₂为材料参数，I₁为左柯西-格林变形张量的第一不变量，I₁＝λ₁²+λ₂²+λ₃²，I₂为左柯西-格林变形张量的第二不变量，I₂＝λ₁²λ₂²+λ₂²λ₃²+λ₃²λ₁²，其中λ₁、λ₂、λ₃为主伸长比；考虑与复杂应力状态应变能等效的单轴应力状态，即λ₁＝λ，λ₂＝λ₃＝1/λ^0.5，应变能密度函数变为

有效变形域内的总应变能为

U＝uV＝(α_{1_θ}C₁+α_{2_θ}C₂)D³(h/D)³ (3)

式中，V为有效变形域的体积，α_{1_θ}和α_{2_θ}为半锥角为θ确定时对应确定的常数；