[发明专利]一种小冲杆疲劳试验获得材料应变-寿命曲线的方法

权利要求书

1.一种小冲杆疲劳试验获得材料应变-寿命曲线的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一，进行多组小冲杆疲劳试验，获取材料的最大载荷-疲劳寿命曲线；

步骤二，通过单次单轴疲劳试验获得材料在单轴疲劳下的应力响应，获得材料混合硬化模型参数；

步骤三，建立小冲杆疲劳试验的有限元模型，输入材料的弹性模量、泊松比以及混合硬化模型参数，结合试验装置设置建立小冲杆疲劳试验的有限元模型；

步骤四，根据有限元计算结果确定小冲杆疲劳试样的临界面，并求取临界面上的应力应变分量；

步骤五，根据步骤四确定的临界面上的应力应变分量以及步骤一中的最大载荷-寿命曲线，确定材料能量-寿命公式；

步骤六，利用步骤二中建立的单轴疲劳有限元模型模拟单轴疲劳中不同应变幅下对应的应力响应，获得单轴疲劳的应变-能量关系，再结合步骤五中的能量-寿命公式，获得材料单轴疲劳的应变-寿命曲线；

其中，步骤二，具体包括以下过程：

（2.1）进行一固定应变幅下的低周疲劳试验，获得循环应力应变响应；

（2.2）根据循环应力应变响应获得材料的弹性模量并标定材料的混合硬化模型参数；

（2.3）建立单轴疲劳的有限元模型，验证所标定材料混合硬化模型参数的正确性；

步骤四，具体包括以下过程：

（4.1）选取小冲杆疲劳试样上最大等效塑性应变处的点为危险点并提取其应力应变历史；

（4.2）通过坐标变换公式获得危险点在任意斜面上的应力应变历史；

（4.3）确定最大正应变幅平面为临界面；

（4.4）确定临界面上的应力应变分量；

其中，步骤（4.2）中，记原坐标系为，现将其沿逆时针方向绕轴旋转角度，将旋转后的坐标系再绕旋转后的轴旋转角度，得到坐标系，则新坐标系下的应力应变矩阵和与原坐标系下的应力应变矩阵、有如下关系：

式中，为坐标变换矩阵，其表达式为：

；

步骤（4.3）中，临界面上的最大正应变幅表达式为：

式中，、分别为最大载荷和最小载荷下任意斜面上的正应变；

步骤（4.4）中，临界面上的剪应变幅表达式为：

式中，、为最大载荷下临界面上的剪应变分量，、为最小载荷下斜面上的剪应变分量；

步骤五，材料的能量-寿命表达式为：

式中，、为临界面上的最大正应变幅和正应力幅，、为临界面上的剪应变幅和剪应力幅，、为材料参数，为疲劳寿命。