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专利号: 2021107905673
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将成对凸起的开口销设置在底座上,并将单边裂纹中心孔楔入式试样的裂纹穿过开口销的凸起放置在开口销上;

S2、将楔形压杆对准开口销的凸起之间的间隙,对单边裂纹中心孔楔入式试样进行楔入I型裂纹加载,并获取楔入加载方向的位移和楔入加载方向的力;

S3、通过楔入加载方向的位移和楔入加载方向的力,计算得到单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移和单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的力,并绘制单边裂纹中心孔楔入式试样的尖裂纹载荷位移曲线;

S4、获取单边裂纹中心孔楔入式试样的钝裂纹加载参数:通过有限元计算,得到单边裂纹中心孔楔入式试样的钝裂纹载荷位移曲线;钝裂纹载荷位移曲线的载荷即单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的力,钝裂纹载荷位移曲线的位移即单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移;

S5、计算钝裂纹载荷位移曲线线性区域的斜率,得到未扩展时单边裂纹中心孔楔入式试样的柔度,即初始柔度;通过同一位移上尖裂纹加载方向的力、钝裂纹加载方向的力和初始柔度计算得到实时柔度;

S6、获取初始裂纹长度,并通过初始裂纹长度和初始柔度计算单边裂纹中心孔楔入式试样的材料弹性模量,结合实时柔度和材料弹性模量计算得到实时裂纹长度;

S7、对单边裂纹中心孔楔入式试样未扩展前的尖裂纹载荷位移曲线进行位移采样,并通过实时裂纹长度计算单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的弹性位移和塑形位移;

S8、通过塑形位移计算得到单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应变硬化系数N和单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应力硬化指数K;

S9、通过单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应变硬化系数N和单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应力硬化指数K绘制单边裂纹中心孔楔入式试样的材料的等效应力应变曲线;

S10、通过弹性位移和塑形位移计算得到单边裂纹中心孔楔入式试样的断裂韧性值;

步骤S7中通过实时裂纹长度计算单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的弹性位移和塑形位移的具体方法为:

根据公式:

得到单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的弹性位移hLe(i)和塑形位移hLp(i);其中PLer为中间参数,ai为实时裂纹长度,k1为有效变形体积系数,k2为与实时裂纹长度ai相关的有效体积折减系数,k3为等效应变系数,B为单边裂纹中心孔楔入式试样的厚度,E为单边裂纹中心孔楔入式试样的材料弹性模量,PL(i)为位移i时的尖裂纹在加载方向的力, 为特征长度,取值为W,W为单边裂纹中心孔楔入式试样的剩余韧带长度。

2.根据权利要求1所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S3的具体方法包括:

根据公式:

得到单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移VL(i)和单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的力PL(i);其中μ为楔形压杆和开口销之间的摩擦系数,2θ为楔形压杆的楔入角度,sinθ为正弦函数,cosθ为余弦函数,tanθ为正切函数,VF(j)为楔入加载方向的位移,PF(j)为楔入加载方向的力,i为单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移坐标点,j为楔入加载方向的位移坐标点。

3.根据权利要求2所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S5的具体方法包括:

根据公式:

得到实时柔度Ci;其中PL(i)为位移i时的尖裂纹在加载方向的力, 为位移i时的钝裂纹在加载方向的力,C0为初始柔度。

4.根据权利要求3所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S6的具体方法包括:

根据公式:

得到实时裂纹长度ai;其中W为单边裂纹中心孔楔入式试样的剩余韧带长度,B为单边裂纹中心孔楔入式试样的厚度,E为单边裂纹中心孔楔入式试样的材料弹性模量,k1为有效变形体积系数,k2为与实时裂纹长度ai相关的有效体积折减系数,k3为等效应变系数。

5.根据权利要求1所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S7中对单边裂纹中心孔楔入式试样未扩展前的尖裂纹载荷位移曲线进行位移采样的具体方法为:

将单边裂纹中心孔楔入式试样的尖裂纹载荷位移曲线与钝裂纹载荷位移曲线重合的部分作为单边裂纹中心孔楔入式试样未扩展前的尖裂纹载荷位移曲线。

6.根据权利要求1所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S8的具体方法包括:

根据公式:

得到单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应变硬化系数N和单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应力硬化指数K;其中PLpr为中间参数,kp为已知常数,k4为有效变形体积系数,k5为与裂纹长度a相关的有效体积折减系数,k6为等效塑性应变系数,k7为等效塑性应变指数。

7.根据权利要求6所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S9的具体方法为:

根据公式:

绘制单边裂纹中心孔楔入式试样的材料的等效应力应变曲线;其中ε为单边裂纹中心孔楔入式试样的材料的等效应变值,σ为单边裂纹中心孔楔入式试样的材料的等效应力值。

8.根据权利要求6所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法,其特征在于,步骤S10的具体方法为:

根据公式:

得到单边裂纹中心孔楔入式试样的断裂韧性值Ji;其中Je(i)为位移i时的弹性断裂韧性值, 为位移i时的塑性断裂韧性值, 为位移i‑1时的塑性断裂韧性值,bi和bi‑1为中间参数。