专利名称：单轴拉伸全程真应力-真应变曲线测试技术的制作方法
技术领域：
本发明属于材料 力学性能测试技术，尤其是试验数据分析处理技术领域。
背景技术：
单轴拉伸试验是广泛应用的材料力学性能测试方法，可以测定材料的弹性模量、 强度、塑性硬化等重要的基本力学性能参量，是工程构件设计及材料选取最基本的参考依据。通常，由单轴拉伸试验可首先获得材料的载荷-位移曲线，然后根据试样的原始尺寸 (原始横截面积Atl和原始标距Ltl)换算得到工程应力-工程应变曲线。但是，试样的真实横截面积A和标距L在试验过程中是不断变化的，因此工程应力-工程应变曲线不能真实反映材料的变形规律，特别是当试样出现颈缩后，工程应力-工程应变曲线表现出应变大幅增长而应力却随之大幅下降的趋势。试样在颈缩时，颈缩处的横截面有不同程度缩小，使得试样继续变形所需的载荷势必下降，而工程应力仍以原始横截面积Atl进行计算，从而导致工程应力-工程应变曲线在达到强度极限后下降。事实上，试样颈缩后载荷虽然下降了， 但材料在整个颈缩过程中却仍在不断硬化，因此真实的应力也应当是不断增大的。传统方法基于体积不可压缩理论，将工程应力_工程应变换算为真应力_真应变曲线
στ = σΡ (l + )..,广、“(1) I^t =ln(l + ￡Ej式中，στ为真应力，ε τ为真应变，σΕ为工程应力，ε Ε为工程应变。然而，该换算
公式是在试样均勻伸长变形的基础上推导的，仅适用于发生颈缩前的变形范围。传统的拉
伸试验方案不能获得全程真应力-真应变曲线的主要技术障碍在于(1)缺乏能有效考虑
试样颈缩阶段不均勻变形的真应力、真应变换算方法；(2)颈缩位置的不确定性、断裂时刻
的不可预见性以及断裂瞬间的崩断现象对于传统接触式应变测量有较大困难。对于圆形截
面的棒状拉伸试样，高军.基于机器视觉的材料真应力_应变测试技术研究.哈尔滨工业
大学硕士学位论文，2006.基于体积不可压缩理论提出了以试样瞬时最小截面直径d为基
本参量的真应变和真应力计算方法
‘ 4F στ =^彳 9 (2)
St — d2 式中，F为试样载荷，d0为试样的原始截面直径，d为试样颈缩处的瞬时最小截面直径。采用光学测量方法监测拉伸试验过程，捕捉试样的颈缩位置并测量实时的最小截面直径d，代入式(2)获得全程真应力-真应变曲线。该技术方案虽然通过试样的最小截面直径d可获得包括颈缩阶段在内的真应力_真应变曲线，但是该技术方案将颈缩阶段的最小截面上的应变作均勻分布假设是不合理的，由该技术方案获得的“真应力-真应变曲线”未能真实反映拉伸全程特别是颈缩阶段的载荷与位移、最小截面直径与位移等方面的变形特征。
发明内容
鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种单轴拉伸全程真应力_真应变曲线测试技术，获得能够真实反映材料拉伸全程变形特征的等效真应力_真应变曲线，实现圆棒试样单轴拉伸直至破断的全程真应力_真应变曲线的有效测量。本发明的目的是通过如下手段实现的单轴拉伸全程真应力-真应变曲线测试技术，采用圆棒试样进行单轴拉伸试验， 将试样中部原始截面直径设置为名义直径的99. 98% 100%范围以实现颈缩现象模拟，， 经有限元模拟迭代以获得能够真实反映材料拉伸过程变形特征的等效真应力-真应变曲线，包含如下的步骤a)由圆棒试样进行单轴拉伸试验获得工程应力-工程应变数据转换得应力-工程应变曲线和载荷_位移曲线，按
权利要求
1.单轴拉伸全程真应力-真应变曲线测试技术，采用圆棒试样进行单轴拉伸试验，将试样中部原始截面直径设置为名义直径的99. 98% 100%范围以实现颈缩现象模拟，经有限元分析获得能够真实反映材料拉伸全程变形特征的等效真应力-真应变曲线，包含如下的步骤a)由圆棒试样进行单轴拉伸试验获得工程应力-工程应变数据转换得应力-工程应变曲线和载荷-位移曲线，按
全文摘要
本发明公开了一种单轴拉伸全程真应力-真应变曲线测试技术，采用圆棒试样进行单轴拉伸试验，经有限元模拟迭代求解获得能够真实反映材料拉伸全程变形特征的等效真应力-真应变曲线。本发明方法可实现材料单轴拉伸直至破断的全程等效真应力-真应变曲线，可用于大结构变形分析、含裂纹构件的断裂力学分析，对于推动力学学科理论发展、工程结构优化设计和材料性能评价有重要的工程价值。
文档编号G01N3/08GK102221503SQ20111015228
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者包陈, 姚迪, 蔡力勋 申请人:西南交通大学