[发明专利]单轴拉伸全程真应力-真应变曲线测试技术

摘要

本发明公开了一种单轴拉伸全程真应力-真应变曲线测试技术，采用圆棒试样进行单轴拉伸试验，经有限元模拟迭代求解获得能够真实反映材料拉伸全程变形特征的等效真应力-真应变曲线。本发明方法可实现材料单轴拉伸直至破断的全程等效真应力-真应变曲线，可用于大结构变形分析、含裂纹构件的断裂力学分析，对于推动力学学科理论发展、工程结构优化设计和材料性能评价有重要的工程价值。

主权项

单轴拉伸全程真应力‑真应变曲线测试技术，采用圆棒试样进行单轴拉伸试验，将试样中部原始截面直径设置为名义直径的99.98％～100％范围以实现颈缩现象模拟，经有限元分析获得能够真实反映材料拉伸全程变形特征的等效真应力‑真应变曲线，包含如下的步骤：a)由圆棒试样进行单轴拉伸试验获得工程应力‑工程应变数据转换得应力‑工程应变曲线和载荷‑位移曲线，按 σ T = σ E ( 1 + ϵ E ) ϵ T = ln ( 1 + ϵ E ) - - - ( 1 ) 换算为真应力‑真应变曲线，即参考曲线1；b)将a)所得参考曲线1作为材料本构关系输入有限元分析程序进行拉伸过程模拟，提取模拟的载荷‑位移曲线，并与试验载荷‑位移曲线进行比较；若模拟载荷‑位移曲线位于试验载荷‑位移曲线上方，则以颈缩点开始在参考曲线1的下方构造一条相似趋势的参考曲线2；若模拟载荷‑位移曲线位于试验载荷‑位移曲线下方，则构造的参考曲线2位于参考曲线1的上方；c)将参考曲线1和参考曲线2按照二分法处理得到参考曲线3，然后以参考曲线3作为材料本构关系代入有限元程序进行拉伸过程模拟，提取新的模拟载荷‑位移曲线，并与试验载荷‑位移曲线进行比较；d)若试验载荷‑位移曲线位于参考曲线1和参考曲线3对应的模拟载荷‑位移曲线之间，则将参考曲线1和参考曲线3进行二分处理得到新的参考曲线4；若试验载荷‑位移曲线位于参考曲线2和参考曲线3对应的模拟载荷‑位移曲线之间，则将参考曲线2和参考曲线3进行二分处理得到新的参考曲线4；e)重复c)、d)两步根据二分法进行迭代模拟计算，直到模拟载荷‑位移曲线同试验载荷‑位移曲线符合为止，对应的真应力‑真应变曲线则为能够真实反映材料拉伸全程变形特征的等效真应力‑真应变曲线；最后输出该曲线数据。