[发明专利]一种压入硬度预测材料单轴本构关系的方法

摘要

本发明公开了一种压入硬度预测材料单轴本构关系的方法，在具有压头加载单元、变形检出单元和数据处理单元构成的压入硬度检测系统中，压头加载单元采用不同外形压头压入被测材料，变形检出单元检测出被测材料相应的变形并输入到数据处理单元以获得预测材料的本构参数E、σy、n，通过简单的压入硬度预测材料单轴本构关系，以实现材料和在役结构件的单轴本构关系的便携测量。

主权项

一种压入硬度预测材料单轴本构关系的方法，在具有压头加载单元、变形检出单元和数据处理单元构成的压入硬度检测系统中，压头加载单元采用不同外形压头压入被测材料，变形检出单元检测出被测材料相应的变形并输入到数据处理单元以获得预测材料的本构参数E、σy、n，并由下式计算获得单轴本构关系： σ = Eϵ σ ≤ σ y σ = σ y ( 1 - n ) E n ϵ p n σ > σ y , E为弹性模量，σy为参考屈服应力，n为塑性硬化指数，式中：σ为拉伸真应力，ε为真应变；且：1)、所述压头加载单元采用球形压头时，所述不同外形压头为两个不同直径的球形压头，所述数据处理单元根据所得球形压头压入硬度HS_D/F由下式求得材料本构参数E、σy、n： E H S _ D / F = k 1 _ D / F ( E σ y ) k 2 _ D / F k 1 _ D / F = α 11 _ D / F n + α 12 _ D / F k 2 _ D / F = α 21 _ D / F n 2 + α 22 _ D / F n + α 23 _ D / F E H S _ D / F = k 3 _ D / F ( W t W e ) 2 + k 4 _ D / F ( W t W e ) + k 5 _ D / F 式中：Wt/We为球形压头压入硬度试验中连续压入载荷P‑深度h曲线中的压入总功Wt与弹性卸载功We的比值，k1_D/F、k2_D/F、k3_D/F、k4_D/F、k5_D/F、α11_D/F、α12_D/F、α21_D/F、α22_D/F、α23_D/F均为对应于不同 直径球形压头不同试验力的待定参数；2)、所述压头加载单元采用圆锥压头时，所述不同外形压头为两个不同锥角的圆锥压头，所述数据处理单元根据所得圆锥压头压入硬度HC_θ由下式求得材料本构参数E、σy、n： E H C _ θ = k 1 _ θ ( E σ y ) k 2 _ θ k 1 _ θ = β 11 _ θ n + β 12 _ θ k 2 _ θ = β 21 _ θ n + β 22 _ θ E H C _ θ = k 3 _ θ ( W t W e ) + k 4 _ θ 式中：θ表示圆锥压头的锥半角，Wt/We为圆锥压头压入硬度试验中连续压入载荷P‑深度h曲线中的压入总功Wt与弹性卸载功We的比值，k1_θ、k2_θ、k3_θ、k4_θ、β11_θ、β12_θ、β21_θ、β22_θ均为对应于不同锥半角锥形压头的待定参数。