一種塑性材料屈服強(qiáng)度的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種塑性材料屈服強(qiáng)度的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金屬等塑性材料的工作環(huán)境越來越復(fù)雜，有很多材料是在 高溫或低溫下工作的，如發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)的熱端部件以及燃燒室中的支架。因此人們對(duì)金屬 等塑性材料在非常溫下的力學(xué)性能有著迫切的需求，尤其是材料在高溫或低溫下屈服強(qiáng)度 的大小成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。
[0003] 目前，人們通過實(shí)驗(yàn)獲得不同溫度下的塑性材料屈服強(qiáng)度，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合出 屈服強(qiáng)度模型，這種模型沒有考慮塑性材料屈服的物理機(jī)制，只適用于某一種塑性材料的 屈服強(qiáng)度描述，不具有普適性。另外，由于強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)屬于一系列的破壞性實(shí)驗(yàn)，需要一系列 的試件，對(duì)于存在初始缺陷或具有較大工藝差異的塑性材料將導(dǎo)致溫度T下對(duì)應(yīng)的材料屈 服強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分散性較大。
[0004] 眾所周知，溫度T下對(duì)應(yīng)的彈性模量（Et)只需使用同一個(gè)試件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可，一 次實(shí)驗(yàn)就可得到一系列彈性模量Et的數(shù)據(jù)，能避免了因試件差異帶來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn) 確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種塑性材料屈服強(qiáng)度的測(cè)量方法，它能解 決現(xiàn)有條件下需要對(duì)塑性試件進(jìn)行破壞實(shí)驗(yàn)才能獲得屈服強(qiáng)度的不足，能計(jì)算在各溫度下 的塑性材料屈服強(qiáng)度。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：依據(jù)測(cè)得的塑性材料 彈性模量隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及參考溫度下的材料屈服強(qiáng)度和彈性模量，建立不同溫 度下材料屈服強(qiáng)度與彈性模量的數(shù)學(xué)式，計(jì)算與塑性材料彈性模量對(duì)應(yīng)的溫度下的屈服強(qiáng) 度。
[0007] 由于建立了任意溫度下的塑性材料屈服強(qiáng)度和該溫度下彈性模量的數(shù)學(xué)式，且該 數(shù)學(xué)式中沒有任何擬合參數(shù)；數(shù)學(xué)式中，目標(biāo)溫度下的塑性材料彈性模量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)容易從 實(shí)驗(yàn)得到，參考溫度下的塑性材料屈服強(qiáng)度和彈性模量能通過實(shí)驗(yàn)容易得到，比熱容、泊松 比和塑性材料的熔點(diǎn)可以很容易地從材料手冊(cè)查到。只要知道一個(gè)參考溫度下的材料屈服 強(qiáng)度、彈性模量、泊松比和目標(biāo)溫度下的材料彈性模量、泊松比以及材料的比熱容，即可計(jì) 算目標(biāo)溫度下塑性材料的屈服強(qiáng)度，從而建立了一種新的塑性材料屈服強(qiáng)度測(cè)量方法，避 免了破壞性實(shí)驗(yàn)。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：實(shí)現(xiàn)了在各溫度下對(duì)塑性材料屈服強(qiáng)度的可靠計(jì)算，避免 了對(duì)材料實(shí)施破壞性實(shí)驗(yàn)。
【附圖說明】
[0009] 本發(fā)明的【附圖說明】如下：
[0010] 圖1為Q345材料的彈性模量匕隨溫度變化的曲線圖；
[0011] 圖2為Q345材料屈服強(qiáng)度〇y (T)隨溫度變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明的構(gòu)思是：從易獲得的參數(shù)如材料彈性模量、比熱容、泊松比等出發(fā)，建立 塑性材料溫度相關(guān)系屈服強(qiáng)度的數(shù)學(xué)式，測(cè)量不同溫度下的塑性材料屈服強(qiáng)度。
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0014] 本方法發(fā)明是：依據(jù)測(cè)得的塑性材料的彈性模量隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及參考 溫度下的塑性材料屈服強(qiáng)度和彈性模量，建立不同溫度下材料屈服強(qiáng)度與彈性模量的數(shù)學(xué) 式，計(jì)算與塑性材料彈性模量對(duì)應(yīng)的溫度下的材料屈服強(qiáng)度。
[0015] 建立不同溫度下材料塑性強(qiáng)度與彈性模量的數(shù)學(xué)式如下：
[0016] 根據(jù)Mises(米塞斯）屈服準(zhǔn)則：無論在何種應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)變形體內(nèi)某一點(diǎn)的應(yīng) 力偏張量的第二不變量達(dá)到某一定值時(shí)，該點(diǎn)進(jìn)入塑性狀態(tài)?；谝陨纤枷?，該數(shù)學(xué)式建立 的基本設(shè)想是：①、對(duì)一種特定材料，認(rèn)為其存在一個(gè)儲(chǔ)能極限，即材料發(fā)生屈服時(shí)對(duì)應(yīng)一 個(gè)固定不變的能量最大值，這個(gè)最大值可以用畸變能表征，也可以用熱能進(jìn)行表征。②、對(duì) 材料的破壞效果，認(rèn)為材料儲(chǔ)存的熱能與應(yīng)變能之間存在一種定量的等效關(guān)系。
[0017] 根據(jù)該設(shè)想得到，任意溫度T時(shí)的單位體積材料發(fā)生屈服時(shí)能量最大值表達(dá)式：
[0018] Wtotal= Wd (T)+Kff1 (T) (1)
[0019] 式⑴中，Wttrtal為臨界屈服能密度，T為當(dāng)前溫度，Wd(T)為對(duì)應(yīng)溫度T時(shí)單位體 積的畸變能，Wt(T)為對(duì)應(yīng)單位體積的內(nèi)能。K為畸變能和熱能間的等效系數(shù)。
[0020] T溫度下單向拉伸時(shí)單位體積材料臨界屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的彈性形變能量Wd⑴可表達(dá) 為下式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種塑性材料屈服強(qiáng)度的測(cè)量方法，其特征是：依據(jù)測(cè)得的塑性材料彈性模量隨溫 度變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及參考溫度下的材料屈服強(qiáng)度和彈性模量，建立不同溫度下材料屈服 強(qiáng)度與彈性模量的數(shù)學(xué)式，計(jì)算與塑性材料彈性模量對(duì)應(yīng)的溫度下的屈服強(qiáng)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑性材料屈服強(qiáng)度的測(cè)量方法，其特征是：所述的材料 屈服強(qiáng)度與彈性模量的數(shù)學(xué)式為：
式中，〇y(T)為溫度T下對(duì)應(yīng)的材料屈服強(qiáng)度，Et為溫度T下對(duì)應(yīng)的彈性模量，。JT tl) 為參考溫度Ttl下的材料屈服強(qiáng)度，&為參考溫度Ttl下的材料彈性模量，Cp(T)為溫度T下 對(duì)應(yīng)的材料比熱容，T m為材料的熔點(diǎn)，μ τ為溫度T下對(duì)應(yīng)的泊松比，μ TO為參考溫度Ttl下 對(duì)應(yīng)的泊松比。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種塑性材料屈服強(qiáng)度的測(cè)量方法，它依據(jù)測(cè)得的塑性材料彈性模量隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及參考溫度下的材料屈服強(qiáng)度和彈性模量，建立不同溫度下材料屈服強(qiáng)度與彈性模量的數(shù)學(xué)式，計(jì)算與塑性材料彈性模量對(duì)應(yīng)的溫度下的屈服強(qiáng)度。本發(fā)明的技術(shù)效果是：實(shí)現(xiàn)了在各溫度下對(duì)塑性材料屈服強(qiáng)度的可靠計(jì)算，避免了對(duì)材料實(shí)施破壞性實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】G01N3-00
【公開號(hào)】CN104764653
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510187941
【發(fā)明人】李衛(wèi)國(guó), 張先賀, 麻建坐, 張曦蓓, 唐宇皓, 吳小志
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日