[发明专利]一种预测金属材料准静态单轴拉伸真实断裂应力的方法

说明书

本发明公开了一种预测金属材料准静态单轴拉伸真实断裂应力的方法，包括以下步骤：1)、通过准静态单轴拉伸试验获得金属材料的抗拉强度σ_u、截面收缩率RA和真实断裂应力σ_f；2)、结合步骤1)的数据，采用Manson方法进行分析，分析中采用的Manson公式为3)、在Manson方法的基础上，结合步骤1)的数据分析，通过引入修正系数k后建立预测公式为式中，本发明在Manson方法的基础上，通过引入修正系数k后，提高了预测结果的可靠度，为获取颈缩后材料断裂失效点对应的真实断裂应力提供新的预测方法，可更好的服务力学设计和安全分析。

技术领域

本发明涉及材料力学性能领域，具体涉及一种预测金属材料准静态单轴拉伸真实断裂应力的方法。

背景技术

材料力学性能是力学设计和安全分析的重要输入参数。在金属材料准静态单轴拉伸力学性能测试中，可获得测试试样发生颈缩前的工程应力-应变曲线；然后结合公式(1)和公式(2)，将实验测试得到的工程应力-应变曲线转换得到真应力-应变曲线。

σ_T＝σ×(1+ε) (1)

ε_T＝ln(1+ε) (2)

其中σ_T和ε_T分别为真应力和真应变，σ和ε分别为工程应力和工程应变，公式(1)和公式(2)仅适用于测试试样在发生颈缩之前。

由于单轴拉伸过程中测试试样会发生颈缩，而公式(1)和公式(2)的假定前提是体积不变原理。因此，对于发生颈缩后其断裂失效点所对应的真实断裂应力和真实断裂应变的计算，公式(1)和公式(2)不再适用。于是，Manson提出了采用截面收缩率RA预测金属材料真实断裂应力和真实断裂应变的方法。Manson公式为：

σ_f＝σ_u×(1+D) (3)

其中D＝ε_f，σ_f和ε_f分别为材料发生断裂失效所对应的真实断裂应力和真实断裂应变。对于真实断裂应变，公式(4)的预测结果与实验测试结果的吻合度好；但对于真实断裂应力，公式(3)的预测结果与实验分析结果吻合度差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预测金属材料准静态单轴拉伸真实断裂应力的方法，本发明与Manson方法相比，提高了预测结果的可靠度，为获取材料颈缩后断裂失效点对应的真实断裂应力提供新的预测方法，可更好的服务力学设计和安全分析。

本发明通过下述技术方案实现：

一种预测金属材料准静态单轴拉伸真实断裂应力的方法，包括以下步骤：

1)、通过准静态单轴拉伸试验获得金属材料的抗拉强度σ_u、截面收缩率RA和真实断裂应力σ_f；

2)、结合步骤1)的数据，采用Manson方法进行分析，分析中采用的Manson公式：

3)、在Manson方法的基础上，结合步骤1)的数据分析，通过引入修正系数k后建立预测公式：

式中，

申请人发现现有Manson方法中，公式(4)的预测结果与实验测试结果吻合度好，公式(3)的预测结果与实验分析结果吻合度差。因此，申请人对公式(3)的预测结果与实验分析结果吻合度差的现象进行分析后提出了本发明。

本发明的预测方法中，需要已知的参数为金属材料准静态单轴拉伸测试的抗拉强度σ_u和截面收缩率RA。