[发明专利]含复杂缺陷材料失效参数的测定方法

摘要

本发明公开了一种含复杂缺陷材料失效参数的测定方法，首先制备材料试件，然后对试件表面进行抛光处理，将每个试件表面用两种色差的消反光漆喷涂成散斑状态；接着利用力学试验机对每个试件两端进行拉伸加载，直到试件完全断裂为止；然后使用3D-DIC光学测量设备对加载过程进行图像记录，得到每个试件全程加载的位移场分布；选取任意包围所有缺陷的闭合积分路径，利用M积分的定义式得到M积分的值：最后计算试样失效参数：Π＝ME/(σ²A_D)；材料复杂缺陷的失效准则定义为：Π≥Π_C，计算的Π参数，当它达到临界值Π_C时，代表着缺陷开始失稳扩展。

主权项

一种含复杂缺陷材料失效参数的测定方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)制备两端稍宽的长条状试件共4个，其厚度为2mm，试件中部打孔，直径分别2mm、4mm、5mm、6mm；(2)试件表面进行抛光处理，然后将每个试件表面用两种色差的消反光漆喷涂成散斑状态，便于镜头识别和计算分析；(3)利用力学试验机对每个试件两端进行拉伸加载，加载速度为0.1mm/s，直到试件完全断裂为止，使用3D‑DIC光学测量设备以60张/min的拍摄速率对加载过程进行图像记录，得到每个试件全程加载的位移场分布；(4)对位移场沿两个坐标轴方向进行三次样条曲线拟合，并由此获得位移场沿两个坐标方向的位移梯度分量：和(5)通过线弹性的本构方程，经由三个应变分量：${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{xx}}=\∂u_x/\∂x;{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{yy}}=\∂u_y/\∂y;{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{xy}}=\frac{1}{2}(\∂u_x/\∂y+\∂u_y/\∂x)$得到每个试件应力场分布以及应变能密度场的分布，选取任意包围所有缺陷的闭合积分路径，利用M积分的定义式得到M积分的值：(6)再将所有试件取距离孔心3cm处做一条垂直于加载方向的线，这条线上的应力近似认为是远场外载荷应力；取其平均应力作为远场外载荷应力σ的值，试样的损伤面积A_D用孔洞的面积来近似代替；(7)计算试样失效参数：Π＝ME/(σ²A_D)，其中M为步骤(5)所得，σ、A_D为步骤(6)所得，E为材料弹性模量；(8)材料复杂缺陷的失效准则定义为：Π≥Π_C，利用步骤(7)计算的Π参数，当它达到临界值Π_C时，代表着缺陷开始失稳扩展。