[发明专利]一种获取钛合金拉伸试验规定总延伸率的计算方法

说明书

本发明公开了一种获取钛合金拉伸试验规定总延伸率的计算方法，属于材料力学技术领域。包括：建立钛合金拉伸试验应力应变R—e曲线模型；利用胡克定律拟合出关于常系数弹性模量的斜率公式；根据规定塑性延伸率的平行偏置线，计算偏置线斜率表达公式；基于平行线同位角相等定理，计算延伸率Δe表达公式；基于计算的延伸率Δe表达式和规定塑性延伸率，计算规定总延伸率；验证屈服强度相等或最接近；本发明效果是：提供了一种获取钛合金拉伸试验规定总延伸率参数的计算方法，在实际的拉伸试验应力应变曲线上可准确、真实的反映钛合金材料的规定总延伸强度，为实际生产试验和钛合金规范的制定提供理论依据，具有重要指导意义。

技术领域

本发明涉及一种钛合金拉伸试验规定总延伸率的计算方法，属于材料力学技术领域。特别涉及一种根据钛合金弹性模量和规定塑性延伸率以及规定总延伸强度的计算方法。

背景技术

拉伸试验是检测金属材料强度指标和塑性指标的常规机械性能试验，而屈服强度是衡量材料强度指标的重要参数之一。上屈服强度、下屈服强度、规定塑性延伸强度、规定总延伸强度均可作为屈服强度指标，但对于没有明显屈服平台的材料，比如钛合金，通常以材料的规定塑性延伸强度或规定总延伸强度作为屈服强度指标，即在应力应变曲线上，规定塑性延伸率和规定总延伸率分别对应的应力。

目前，油气井用管材类规范如：API SPEC 5CT 9th《套管和油管规范》和API SPEC5DP 1th《钻杆产品规范》等钢管类规范已经很成熟，对拉伸试验各项要求十分详细。但国内外钛合金管材类规范还不完善，尤其缺少以规定总延伸强度作为屈服强度指标的说明，诸如：国标GB/T3624-2010《钛及钛合金无缝管》、美标ASTM B861-14《钛及钛合金无缝管》和SY/T6896.3-2016《石油天然气工业特种管材技术规范第3部分：钛合金油管》等钛合金管规范均未提及关于规定总延伸率参数的选择，也无相关专利或标准要求遵照何种原则进行计算或参考。如果参考钢管标准按照强度级别确定钛合金管的规定总延伸率，所得的规定总延伸强度与真实屈服强度之间会产生很大差距。

发明内容

为了解决现有的技术问题，本发明目的是提供一种获取钛合金拉伸试验规定总延伸率的计算方法，用于解决在钛合金拉伸试验中，以规定总延伸强度衡量屈服强度指标，弥补现有钛合金管材类规范中缺少规定总延伸率参数的空白。所述技术方案如下：

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种获取钛合金拉伸试验规定总延伸率的计算方法，该方法包括如下步骤：

S1，以规定总延伸强度下限值R_t规定为屈服强度，建立钛合金拉伸试验应力应变R—e曲线模型：应力R为纵坐标，应变e为横坐标。

S2，根据步骤S1在R—e曲线上设定M点、N点，建立弹性变形直线段OM、偏置线段AN；偏置线段AN平行线段OM且相交于横坐标应变e 上A点，N点垂直于横坐标应变e且相交于B点；N点位于纵坐标的R_t规定为材料的屈服强度，其中：M点为R—e曲线弹性变形线段上可使OM代表该直线段部分斜率的某点，N点为偏置线段AN与R—e曲线的交点。

S3，根据步骤S2，R_t规定为材料的屈服强度设定为规定总延伸强度；弹性变形直线段OM与横坐标应变e的夹角为α，偏置线段AN与横坐标应变 e的夹角为β；OA距离设为弹性变形直线段OM的规定塑性延伸率e_p，AB 距离设为偏置线段AN的延伸率Δe，OB距离设为规定总延伸率e_t。

S4，利用胡克定律拟合出弹性模量E的斜率公式，建立弹性变形阶段 OM段的三角函数tanα关系式如下：

tanα＝E (1)

根据规定塑性延伸率e_p的平行偏置线，建立偏置线AN斜率与规定总延伸强度R_t规定和延伸率Δe的关系式如下：