[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

说明书

一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法，属于预加载条件下代表应变和约束因子计算方法。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；首先计算钛合金在不同强度系数(K)、应变硬化指数(n)和预加应变(ε_i)条件下压痕硬度(H)；然后在强度系数和应变硬化指数固定不变的条件下，对不同预加应变量条件下的硬度通过公式In(H/K)＝InC+nIn(ε_i+ε_r)进行线性拟合，求解约束因子(C)和代表应变(ε_r)。优点：该方法快速、简便、易行，效果良好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种预应变条件下钛合金代表应变和约束因子计算方法，特别是一种预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定方法。

背景技术

钛合金具有高比刚度、高比强度和优异的综合力学性能，被广泛用于加工制造航空航天用轻量化高性能构件。压痕测试技术测量弹性模量、硬度、屈服强度等性能具有操作方便、制样简单、无损等优点，因而广泛的用于测量钛合金及其它材料的性能。压痕技术是利用压头，将压头压入被测材料，连续记录压头加载卸载过程中的载荷、位移数据，从而得到载荷-位移曲线。通过载荷-位移曲线可以计算得出材料的各项性能参数，如弹性模量及硬度。通过量纲分析和压痕变形过程有限元分析，并采用代表应变和约束因子，可以由载荷-位移曲线反求应力-应变曲线，这对求解微小体积试样的应力-应变曲线，以及表征钛合金部件不同位置由于加工变形等原因引起的性能不均匀提供了一条可行便捷的方法。

本发明给出了钛合金在预应变条件下，不同性能对应的代表应变和约束因子的求解方法。求解的代表应变和约束因子是随钛合金性能变化而变化，而目前的方法求解代表应变和约束因子的值固定不变，不随钛合金性能变化而变化。由于钛合金性能不同，在预应变条件下求解的代表应变和约束因子不同，相对于固定的代表应变和约束因子，计算的代表应力值误差更小，效果良好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种预加载条件下，钛合金锥形压痕约束因子和代表应变的确定方法，获得钛合金不同性能参数条件下，锥形压痕约束因子和代表应变的值。

本发明通过以下技术方案实现：本发明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；