[发明专利]一种金属材料累积损伤模型及其标定方法

说明书

本发明公开了一种金属材料累积损伤模型及其标定方法，其标定方法包括以下步骤：(1)、开展单轴循环加载试验，获得材料的工程应力‑应变曲线；(2)、计算不同工程应变下的杨氏模量E；(3)、计算不同应变下的累积损伤D，并获得累积损伤与工程应变的数据点；(4)、将累积损伤与工程应变的数据点线转化为累积损伤与等效塑性应变的数据点；(5)、累积损伤模型参数标定。本发明通过构建累积损伤模型并设计模型参数标定试验的循环控制条件，实现了简单快捷、低成本的金属材料累积损伤测试和拟合，获得更贴近金属材料实际情况的等效塑性应变‑累积损伤曲线，克服了现有模型无法准确描述材料的累积损伤行为的问题。

技术领域

本发明涉及材料力学试验技术领域，特别涉及一种金属材料累积损伤模型及其标定方法。

背景技术

金属材料的累积损伤数据可应用于CAE仿真分析，预测零件成形和服役过程的损伤失效情况。目前汽车行业常用GISSMO(generalized incremental stress-statedependent damage model)和MMC(Modified Mohr–Coulomb criterion)等断裂失效模型预测结构件的断裂失效。GISSMO和MMC的累积损伤分别基于式②和式③进行计算，该两种累积损伤完全基于数值优化获得，未考虑金属材料变形过程的实际累积损伤情况，因此往往无法准确描述材料的累积损伤行为。

式②中D为损伤值，ΔD为损伤增量，n为损伤指数，ε_f为断裂应变，ε_p为等效塑性应变，Δε_p为塑性应变增量。

式③中ΔD为损伤增量，Δε_p为塑性应变增量，ε_f为断裂应变。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种金属材料累积损伤模型及其标定方法，以克服现有GISSMO和MMC等断裂失效模型采用的累积损伤增量公式无法准确描述材料的累积损伤行为的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种金属材料累积损伤模型及其标定方法，所述累积损伤模型如公式①所示：

Y＝a×sinh(b×X-c)+d公式①

公式①中，a、b、c、d为材料参数，Y为累计损伤值，X为等效塑性应变值，所述累积损伤模型的标定是基于单轴循环加载试验，其标定方法包括以下步骤：

(1)、开展单轴循环加载试验，获得材料的工程应力-应变曲线；

(2)、基于得到的工程应力-应变曲线，计算不同工程应变下的杨氏模量E；

(3)、根据不同应变下的杨氏模量E，计算不同应变下的累积损伤D，并获得累积损伤与工程应变的数据点；

(4)、将累积损伤与工程应变的数据点线转化为累积损伤与等效塑性应变的数据点；

(5)、采用公式①对累积损伤与等效塑性应变的数据点进行曲线拟合，运用最小二乘法获得公式①中材料参数，a、b、c、d的最佳拟合值。