[发明专利]一种十字拉伸预变形加载测定屈服面的方法

说明书

本发明专利公开了一种十字拉伸预变形加载测定屈服面的方法，其内容主要包括初始屈服面和后继屈服面的测定，均采用一方向预拉伸变形后另一方向再拉伸变形的加载路径测定屈服面。初始屈服面测定，首先沿十字拉伸试样一方向拉伸至选取的不同应力点保持载荷，再沿另一方向拉伸至断裂，根据所得屈服强度值绘制初始屈服面；后继屈服面测定，首先沿十字拉伸试样轧制方向拉伸至选取的预拉伸点，卸载至零或卸载到选取的不同应力点，然后根据不同卸载方式选择下一步加载方式，得到相应的屈服强度值绘制后继屈服面。本发明方法能够很好地反映板材双轴加载中屈服面的演化规律，能够有效表征金属材料塑性变形的各向异性力学行为。

技术领域

本发明属于材料力学实验屈服面测定技术领域，具体涉及一种十字拉伸预变形加载测定屈服面的方法，该方法尤其适用于金属薄板材料屈服面的测定。

背景技术

金属材料在工程应用中有很多问题涉及到塑性力学理论，而金属板材成形过程就是一种塑性变形行为，为了准确地预测成形过程和改善成形工艺，需要构建精确的本构模型表征塑性变形过程。然而，金属材料塑性变形过程中的屈服、塑性流变和强化效应可以采用屈服面的演化研究，屈服面的演化规律是构建本构模型的重要理论依据。

大量研究表明，金属板材在成形过程中的加载路径往往是一种非比例路径，其应力状态是多轴、复杂的。目前，针对板材的力学实验一般为沿不同方向取样单轴加载和双轴比例加载，这些加载方式不能很好的反映板材成形过程中的实际受力状态，在描述金属材料多轴、复杂应力状态下成形过程中存在不可忽略的误差，无法满足其实际成型过程的需要，尤其是具有强烈的各向异性行为的金属材料，如镁合金、钛合金等。综上所述，现有的屈服面测定方法不能很好地表征金属材料的各向异性。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种十字拉伸预变形加载测定屈服面的方法，该方法能够很好地反映板材双轴加载中屈服面的演化规律，能够有效表征金属材料塑性变形的各向异性力学行为。

为了解决上述存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种十字拉伸预变形加载测定屈服面的方法，该方法采用一方向预拉伸变形后另一方向再拉伸变形的加载路径测定屈服面，其具体内容包括如下步骤：

(1)在板材轧制方向和横向分别制备轧制方向单轴拉伸试样、横向单轴拉伸试样和十字拉伸试样；

(2)取轧制方向单轴拉伸试样进行单向拉伸加载，测定相应的轧制方向拉伸应力-应变曲线；取横向单轴拉伸试样进行单向拉伸加载，测定相应的横向拉伸应力-应变曲线；获得相应的屈服强度值；

(3)根据步骤(2)中测定的轧制方向拉伸应力-应变曲线，在弹性区域内任意选取若干个应力点，将各个应力点对应的应力值作为横坐标，取个数与所选应力点点数相同的十字拉伸试样，各十字拉伸试样分别先沿轧制方向拉伸到选取的应力值，保持载荷，再沿横向拉伸直至断裂，测出相应的拉伸屈服强度值作为纵坐标；

(4)根据步骤(2)中测定的横向拉伸应力-应变曲线，在弹性区域内任意选取若干个应力点，将各个应力点对应的应力值作为纵坐标，取个数与所选应力点点数相同的十字拉伸试样，各十字拉伸试样分别先沿横向拉伸到选取的应力值，保持载荷，再沿轧制方向拉伸直至断裂，测出相应的拉伸屈服强度值作为横坐标；

(5)根据步骤(3)和(4)中所测定的坐标点绘制出初始屈服面；

(6)根据步骤(2)中测定的轧制方向拉伸应力-应变曲线，在塑性阶段分别选取一应力点作为预拉伸点，首先取一个轧制方向单轴拉伸试样，拉伸至选取的预拉伸点再卸载到零，测出轧制方向卸载过程的应力-应变曲线；然后取一个十字拉伸试样，先沿轧制方向拉伸至预拉伸点再卸载到零，接着沿横向单向拉伸加载，测出先沿轧制方向预拉伸再沿横向拉伸的应力-应变曲线，获得相应的屈服强度值；