專利名稱：一種采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種構(gòu)建材料超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系的方法，尤其涉及一種采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系的方法。
背景技術(shù)：
超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系是反映了材料在不同變形溫度下，流動應(yīng)力σ與應(yīng)變速率？ 、應(yīng)變ε之間的函數(shù)關(guān)系，其中還包含應(yīng)變硬化指數(shù)和應(yīng)變速率敏感性指數(shù) 值等參數(shù)。是認識材料超塑性變形規(guī)律的力學(xué)基礎(chǔ)，也是工藝參數(shù)設(shè)計的依據(jù)和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)。常規(guī)的超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系建立方法需要做大量的恒應(yīng)變速率拉伸實驗，既浪費試驗材料，又因為增加了試驗次數(shù)而浪費能源與增加人力成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系的方法，它采用應(yīng)變速率循環(huán)試驗法取代常規(guī)的恒應(yīng)變速率拉伸實驗。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，首先，通過計算機程序控制拉伸試樣的應(yīng)變速率，讓其在設(shè)定的若干個數(shù)量級的應(yīng)變速率區(qū)域先從低到高、后又從高到低循環(huán)變化，讓一次循環(huán)拉伸中試樣經(jīng)歷若干個數(shù)量級的應(yīng)變速率；其次，計算機程序控制試樣的應(yīng)變速率循環(huán)周期數(shù)，讓一個溫度下一根試樣在一次試驗中，經(jīng)歷若干周期的應(yīng)變速率循環(huán)拉伸；這樣，在一個溫度下一根試樣一次拉伸，即可獲取該溫度下構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系所需的大量試驗數(shù)據(jù)，若干根試樣應(yīng)變速率循環(huán)拉伸，就可獲取涵蓋整個超塑性變形溫度區(qū)間的試驗數(shù)據(jù)；最后，通過選定描述超塑性本構(gòu)關(guān)系的模型，并運用數(shù)值回歸分析等手段處理試驗數(shù)據(jù)，快捷高效地構(gòu)建超塑性力學(xué)本構(gòu)方程。本發(fā)明的優(yōu)點是常規(guī)的超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系建立方法需要做大量的恒應(yīng)變速率拉伸實驗，費時費力。本發(fā)明創(chuàng)新地采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗法建立超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，可以大大減少試驗次數(shù)和時間，從而能夠節(jié)約材料與能源、提高效率。


圖1為本發(fā)明的應(yīng)變速率循環(huán)超塑性拉伸試驗示意圖。圖2為本發(fā)明的應(yīng)變速率循環(huán)實驗數(shù)據(jù)的擬合圖形。
具體實施例方式在對超塑性材料的應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗中，應(yīng)變速率從低到高再從高到低循環(huán)變化，應(yīng)變速率變化范圍涵蓋超塑性的應(yīng)變速率幾個數(shù)量級區(qū)域。如果控制得當，在材料拉伸試樣產(chǎn)生縮頸之前，應(yīng)變速率循環(huán)周期可以達到5個以上，如附圖1中所示周期I到周期 V。圖中應(yīng)變速率曲線上的每個數(shù)據(jù)點都對應(yīng)有構(gòu)建超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系所需要的一組實驗數(shù)據(jù)，包括應(yīng)變速率、流動應(yīng)力、應(yīng)變等。一個拉伸試樣對應(yīng)一個超塑性變形溫度，若干個試樣便可涵蓋整個超塑性變形溫度區(qū)間。這樣，通過試驗過程中實驗數(shù)據(jù)的實時采集，可以得到大量實驗數(shù)據(jù)，再綜合運用超塑性本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值回歸分析等手段，便可快捷高效地構(gòu)建超塑性力學(xué)本構(gòu)方程。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于對普通電子拉伸機進行技術(shù)改造，研制計算機程序控制系統(tǒng)。該控制程序可以對應(yīng)變速率循環(huán)區(qū)域、應(yīng)變速率循環(huán)方式和循環(huán)周期時間等參數(shù)進行設(shè)定，應(yīng)變速率循環(huán)拉伸實驗過程中可以實時采集載荷、速度、位移等數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，獲得流動應(yīng)力、應(yīng)變速率、應(yīng)變等力學(xué)參數(shù)。實驗結(jié)束后，再綜合運用超塑性本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值回歸分析等手段，便可構(gòu)建超塑性力學(xué)本構(gòu)方程。以TCll鈦合金超塑性力學(xué)本構(gòu)方程的建立為例，具體方法如下
在850°C溫度時，應(yīng)變速率循環(huán)拉伸實驗過程中采集的數(shù)據(jù)為材料受力P、速度V、位移Δ L，如表1所示
表1應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗數(shù)據(jù)采集表
權(quán)利要求
1. 一種采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系的方法，其特征是方法步驟為首先，通過計算機程序控制拉伸試樣的應(yīng)變速率，讓其在設(shè)定的若干個數(shù)量級的應(yīng)變速率區(qū)域先從低到高、后又從高到低循環(huán)變化，讓一次循環(huán)拉伸中試樣經(jīng)歷若干個數(shù)量級的應(yīng)變速率；其次，計算機程序控制試樣的應(yīng)變速率循環(huán)周期數(shù)，讓一個溫度下一根試樣在一次試驗中，經(jīng)歷若干周期的應(yīng)變速率循環(huán)拉伸；這樣，在一個溫度下一根試樣一次拉伸， 即可獲取該溫度下構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系所需的大量試驗數(shù)據(jù)，若干根試樣應(yīng)變速率循環(huán)拉伸，就可獲取涵蓋整個超塑性變形溫度區(qū)間的試驗數(shù)據(jù)；最后，通過選定描述超塑性本構(gòu)關(guān)系的模型，并運用數(shù)值回歸分析等手段處理試驗數(shù)據(jù)，快捷高效地構(gòu)建超塑性力學(xué)本構(gòu)方禾呈。
全文摘要
一種采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗構(gòu)建超塑性本構(gòu)關(guān)系的方法，首先，通過計算機程序控制拉伸試樣的應(yīng)變速率，讓一次循環(huán)拉伸中試樣經(jīng)歷若干個數(shù)量級的應(yīng)變速率；其次，計算機程序控制試樣的應(yīng)變速率循環(huán)周期數(shù)，讓一個溫度下一根試樣在一次試驗中，經(jīng)歷若干周期的應(yīng)變速率循環(huán)拉伸；就可獲取涵蓋整個超塑性變形溫度區(qū)間的試驗數(shù)據(jù)；最后，通過選定描述超塑性本構(gòu)關(guān)系的模型，并運用數(shù)值回歸分析等手段處理試驗數(shù)據(jù)，快捷高效地構(gòu)建超塑性力學(xué)本構(gòu)方程。本發(fā)明的優(yōu)點是常規(guī)的超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系建立方法需要做大量的恒應(yīng)變速率拉伸實驗，費時費力。本發(fā)明創(chuàng)新地采用應(yīng)變速率循環(huán)拉伸試驗法建立超塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系,可以大大減少試驗次數(shù)和時間，從而能夠節(jié)約材料與能源、提高效率。
文檔編號G01N3/08GK102297806SQ20111013882
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者徐雪峰, 王高潮 申請人:南昌航空大學(xué)