[发明专利]一种基于有限元法的压扁数值试验测试方法

摘要

本发明提供一种基于有限元法的压扁数值试验测试方法，以指导实际压扁试验的进行。首先，通过试验与数值计算相结合的方法对GTN模型的九个参数进行标定。其后，利用ABAQUS软件针对采用不同压扁器具以及不同尺寸试样的压扁试验进行有限元模拟，通过分析数值试验结果，确定可使材料出现稳定破坏的试样几何参数范围，从而指导压扁试验的相关设计。 1

主权项

1.一种基于有限元法的压扁数值试验测试方法，其特征在于，包括利用逆向有限元法进行材料本构模型参数的标定、利用标定的参数进行压扁数值试验及针对特定材料总结出压扁试验指导策略两个步骤，逆向有限元法进行材料本构模型参数的标定：

1)通过试验和数值方法相结合的手段进行材料参数的相关标定：确定Gurson‑Tvergaard‑Needleman(GTN)模型描述管状材料的力学性能，此模型包含9个参数：GTN模型修正系数q₁、q₂、q₃；初始孔洞体积分数f₀；孔洞成核参数：材料平均成核应变ε_N、成核标准差S_N、成核孔洞体积分数f_N；孔洞急剧聚合时的临界体积分数f_C；破坏时孔洞体积分数f_F；

2)具体操作步骤为：首先结合压扁试验的试验对象，确定研究材料并制成标准试样，通过单向拉伸试验法确定材料的工程应力‑应变曲线。然后，结合试样尺寸建立有限元模型，用内置GTN模型的ABAQUS有限元软件进行单向拉伸数值试验，通过调整GTN模型参数f₀、f_N、f_C及f_F，使数值试验所得到的工程应力‑应变曲线与试验测得的材料应力‑应变具备较好的一致性，此时对应的GTN模型参数即为所标定出的该材料的GTN本构模型参数；

利用标定的材料参数进行压扁数值试验及针对特定材料总结出压扁试验指导策略：

1)根据ISO/FDIS 8492(2013)，利用ABAQUS有限元软件，针对不同长度与壁厚的管材试样进行建模，将分别进行压板压扁试验和压头压扁试验，

2)针对特定材料总结出压扁试验指导策略：结合压扁数值试验的相关结果，分析并总结出试验材料出现稳定破坏时的几何参数范围，进而指导压扁试验的进行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述金属材料为无明显屈服点的具备较好延性的金属材料。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述压扁数值试验包含压板参与的压扁数值试验和压头参与的压扁数值试验。