[发明专利]一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法

权利要求书

1.一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法，其特征是：

通过预加载压痕变形模拟，模拟预加应变条件下压痕变形过程，计算钛合金的硬度，通过公式In(H/K)＝InC+nIn(ε_i+ε_r)进行线性拟合，式中H为压痕硬度，K为强度系数，C为约束因子，n为应变硬化指数，ε_i为预加应变量，ε_r为代表应变，求解约束因子和代表应变；计算步骤具体为：

a.计算预应变条件下钛合金硬度：

先建立钛合金预应变条件下压痕变形过程有限元模型；通过建立的有限元模型，计算钛合金不同屈服强度、不同应变硬化指数和不同预加应变条件下压痕硬度；

b.计算约束因子和代表应变：

固定强度系数和应变硬化指数，对不同预加应变量条件下的硬度，使用公式In(H/K)＝InC+nIn(ε_i+ε_r)进行线性拟合，式中式中H为压痕硬度，K为强度系数，C为约束因子，n为应变硬化指数，ε_i为预加应变量，ε_r为代表应变；拟合时以In(ε_i+ε_r)为自变量，ln(H/K)为因变量，拟合直线斜率为应变硬化指数，截距为lnC；

拟合时代表应变选取不同的试算值，直线斜率和截距也随之改变，当斜率等于预先选定的应变硬化指数时，代表应变的试算值即为确定的代表应变值，同时通过对应的截距lnC求解约束因子。

2.根据权利要求1所述的一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法，其特征是：所述的建立钛合金预应变条件下压痕变形过程有限元模型，具体分为压头和钛合金几何建模以及压头和钛合金应力-应变曲线的确定，压头和钛合金几何建模的具体步骤如下：

(1)采用二维轴对称模型进行模拟，将三棱锥形Berkovich压头压入材料过程简化为轴对称问题；

(2)压头采用与竖直方向夹角70.3°的线段表示，被压钛合金用一个平面表示；

(3)平面的左边施加对称边界条件，底边限制竖直方向的位移，载荷通过压头的参考点施加；

(4)采用四节点轴对称线性减缩积分单元进行网格划分；

(5)在压头附近采用尺寸较小的网格，而在远离压头的位置采用尺寸较大的网格。

3.根据权利要求1所述的一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法，其特征是：所述的预加载压痕变形过程分为五个加载步骤进行模拟：

第一步，在被压材料平面上边施加竖直向上的预加位移，位移量分别为0％，1.5％，2％，3％，4％和5％；

第二步，去掉预加位移，合金发生弹性恢复；

第三步，压头加载，加载载荷均为4.9N；

第四步，压头保载；

第五步，压头卸载。

4.根据权利要求2所述的一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法，其特征是：所述的压头和钛合金应力-应变曲线确定：

(1)压头在有限元模型中简化为刚体；

(2)钛合金的应力-应变曲线采用Hollomon公式来描述：

σ＝Eε ε≤σ_y/E

σ＝Kεⁿ ε≥σ_y/E

其中，σ为应力，ε为应变，σ_y为屈服强度，E为弹性模量，K为强度系数，n为应变硬化指数。