[发明专利]一种金属材料拉伸颈缩过程中应力分布测试方法

权利要求书

1.一种金属材料拉伸颈缩过程中应力分布测试方法，用于金属材料拉伸试验中，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，利用非接触应变测量系统实现拉伸试样颈缩区轮廓的实时同步采集，通过调整载荷加载系统的数据采集频率和颈缩区轮廓的影像采集频率，实现载荷和影像的同频采集；

步骤二，利用光学显微测量软件对拉伸颈缩过程中不同时段的影像照片轮廓尺寸进行测量，将影像尺寸与实物尺寸进行同比例缩放，确定颈缩过程中不同时段颈缩区的曲率半径及最小截面处的直径；

步骤三，根据采集的拉伸载荷和颈缩区曲率半径及最小截面处直径，通过颈缩区应力方程的Bridgman解进行颈缩区应力分布函数推导，颈缩区的应力方程如式(1)所示，将式(1)中的各向应力转化为如式(2)所示的颈缩区三个主应力，通过式(1)和(2)推导出应力第一不变量I₁和流变应力σ_mises，如式(3)所示，再由式(3)推出I₁/σ_mises，如式(4)所示；通过式(1)～式(4)计算试样颈缩过程中颈缩区最小截面上任一时间的三个主应力、应力第一不变量I₁、流变应力σ_mises和I₁/σ_mises的分布；

式中：

σ_θ：周向应力，单位MPa；

σ_r：径向应力，单位MPa；

σ_z：轴向应力，单位MPa；

平均轴向应力，单位MPa；

σ₁：第一主应力，单位MPa；

σ₂：第二主应力，单位MPa；

σ₃；第三主应力，单位MPa；

σ₀；与ε相对应的流变应力，即能够不产生颈缩地将试样拉伸至轴向应变等于ε时的真应力，单位MPa；

I₁；应力第一不变量，单位MPa；。

a：颈缩部位最小截面半径，单位mm；

D：颈缩部位最小截面直径，单位mm；

r：颈缩区最小截面中心到外边缘的半径，单位mm；

R：颈缩部位最小截面处曲率半径，单位mm；

F：加载载荷，单位kN。