材料的靜拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1材料的靜拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 2\o"CurrentDocument"1.1材料應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試 2\o"CurrentDocument"1.2應(yīng)變硬化（加工硬化、形變硬化） 2\o"CurrentDocument"1.3材料性能參數(shù) 3\o"CurrentDocument"1.4應(yīng)力應(yīng)變曲線繪制 .4\o"CurrentDocument"1.4.1工程應(yīng)力應(yīng)變曲線 51.4.2工程應(yīng)力應(yīng)變曲線 6\o"CurrentDocument"1.4.3塑性應(yīng)變-真應(yīng)力曲線 .61.4.4基于真應(yīng)力應(yīng)變曲線 71材料的靜拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理在有限元分析軟件計(jì)算應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，描述材料塑性變形必須采用真應(yīng)變和真應(yīng)力，這樣才能根據(jù)單元當(dāng)前的受力狀態(tài)準(zhǔn)確計(jì)算出下一時(shí)刻的形變量。因此需要根據(jù)材料測(cè)試的位移和拉力數(shù)據(jù)繪制出出材料的塑性變形和真應(yīng)力曲線。1.1材料應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算公式：通過下面公式得到工程應(yīng)變曲線：TOC\o"1-5"\h\zEngineeringstress=—Force =上 （1）OriginalArea AQEngineeringstain=changeinLength=i^_o （2）OriginalLength lQ通過下面公式得到真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線：Truestress=CauchysStress=——匝箜——=-L^=（J（1+s（3）CurrentArea ^o^c eeTruestrain=ChangeinLength=Jn^L）=ln（1+8） （4）CurrentLength lo e1.2應(yīng)變硬化（加工硬化、形變硬化）均勻塑性變形階段的表達(dá)式為：S=Ken （5）式中：S為真應(yīng)力；e為真應(yīng)變；n為應(yīng)變硬化指數(shù)；K為硬化系數(shù)（強(qiáng)度系數(shù)）。圖1真應(yīng)力-應(yīng)變曲線

應(yīng)變硬化指數(shù)n反映了材料抵抗繼續(xù)塑性變形的能力，是表征材料應(yīng)變硬化行為的性能指標(biāo)。應(yīng)變硬化指數(shù)n的測(cè)量：將式（5）兩邊取對(duì)數(shù)，得：lgS=lgK+nlge （6）在工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線上確定幾個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變值，代入式（3）和（4），算出S和e及l(fā)gS和lge，作lgS-lge直線，斜率即為所求的n值。 I I L ]T1_ .2 -1 0 ! e圖2冪指數(shù)擬合原理應(yīng)變硬化指數(shù)n的影響因素：（1） 層錯(cuò)能：層錯(cuò)能較低時(shí)，不易交滑移，n值大；（2） 材料的冷熱變形狀態(tài)：退火態(tài)的金屬n值較大，冷變形態(tài)金屬n值較??；（3） 材料的屈服強(qiáng)度：九=70/氣，屈服強(qiáng)度高的材料n值小。應(yīng)變硬化的意義：（1） 服役過程中可承受偶爾的過載，保證機(jī)件安全服役；（2） n值決定了材料能夠產(chǎn)生的最大均勻應(yīng)變量，n值大的材料，變形均勻，冷加工成型性好；（3） 對(duì)于不能靠熱處理強(qiáng)化的材料，可以通過形變硬化提高強(qiáng)度。1.3材料性能參數(shù)屈服強(qiáng)度％.2抗拉強(qiáng)度氣材料的斷后伸長(zhǎng)率：（6）8=^Li~Lo）/L（6）材料的斷面收縮率:寸疽氣一婦力X100% （7）式中：L1為試樣斷裂后標(biāo)距長(zhǎng)度；如為材料原始標(biāo)距長(zhǎng)度；烏為試樣斷裂后縮頸處最小橫截面面積；人0為材料原始截面面積。1.4應(yīng)力應(yīng)變曲線繪制（1） 繪圖，在圖中選取斷裂點(diǎn)，讀取該點(diǎn)所在行號(hào)，在工作表中刪除斷裂后的點(diǎn)；（2） 求比例段斜率，即彈性模量。從工程應(yīng)力應(yīng)變曲線中，截取比例段數(shù)據(jù)（選取值可以稍微小一點(diǎn)），進(jìn)行線性擬合，求出直線斜率。根據(jù)求得彈性模量的數(shù)值是否落在其常規(guī)彈性模量范圍內(nèi)，判斷該該試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有效，是否再次進(jìn)行式樣。（3） 求交點(diǎn)得到屈服強(qiáng)度％.2。（記錄該點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)）；（4） 擬合塑性變形段。在工作表中保留交點(diǎn)之后的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)變進(jìn)行運(yùn)算，整體減去第一個(gè)應(yīng)變量（彈性應(yīng)變部分的數(shù)值）。選取幕指數(shù)曲線進(jìn)行擬合。表1應(yīng)力應(yīng)變曲線繪制數(shù)據(jù)TestEngineeringTrueInanalysismodelForceDisplacementStressStrainStressStrainStressPlasticStrainKNmmMPa100%MPa100%MPa100%000.0000.00000.000.00000.000.000012.50.18159.1550.0036159.730.0036159.73-0.000122.20.33282.6590.0066284.520.0066284.52-0.000126.20.64333.5890.0128337.860.0127337.860.0048302.15381.9720.0430398.400.0421398.400.0328344.58432.9010.0916472.560.0876472.560.076637.77.27480.0110.1454549.800.1358549.800.122940.910.6520.7550.2120631.160.1923631.160.177643.113.8548.7660.2760700.230.2437700.230.227444.817.4570.4110.3480768.910.2986768.910.280745.921.2584.4170.4240832.210.3535832.210.334146.625.42593.3300.5084894.980.4110894.980.390246.828.1595.8760.5620930.760.4460930.760.424346.530.3592.0560.6060950.840.4737950.840.4516

44.332.4564.0450.648038.533.9490.1970.678032.8934.3418.7680.68601.4.1工程應(yīng)力應(yīng)變曲線EngineeringStress-Strain(originaldata)工程應(yīng)變（工程應(yīng)變（100%）離{力應(yīng)程工圖3工程應(yīng)力應(yīng)變曲線根據(jù)上圖可知a點(diǎn)之前曲線呈線性，根據(jù)曲線斜率可以計(jì)算出彈性模量為42873MPa。a至b點(diǎn)材料處于塑性變形階段，這一階段試樣均勻收縮，由于截面積減小，試驗(yàn)所受真實(shí)的應(yīng)力大于工程應(yīng)力。b點(diǎn)之后試樣發(fā)生縮頸線性，材料很快就被拉斷。試驗(yàn)得到的拉伸曲線較為簡(jiǎn)單，沒有發(fā)生明顯的上屈服點(diǎn)、下屈服點(diǎn)，在拉應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度282Mpa（a點(diǎn)拉應(yīng)力）后直接進(jìn)入塑性變形階段。

1.4.2工程應(yīng)力應(yīng)變曲線TrueStress-Strain真應(yīng)變（100%TrueStress-Strain真應(yīng)變（100%）>力應(yīng)真圖4工程應(yīng)力應(yīng)變曲線1.4.3塑性應(yīng)變-真應(yīng)力曲線-^Str(essvs.PlasticStrain(analysisused)Stressvs.PlasticStrain(analysisused)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5塑性應(yīng)變(100%)10'0oO09,0'0oO87'060oooooOO5oooO4321圖5塑性應(yīng)變-真應(yīng)力曲線

TrueStress-Strainy=4I2873x+1.5041?EngineeringStress-Strain婦4卜斗/(originaldata)…eice—線性(StrainEngineerii(originaldigStress-ata))0.001 0.0