[发明专利]一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法及装置

权利要求书

1.一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.取小尺寸样品进行拉伸试验，建立小尺寸样品非等直测量段有限元仿真模型，通过小尺寸样品在位移控制下的单轴拉伸加载试验，获取夹持小尺寸样品轴向两端的两夹具端稳定的载荷-位移曲线；

S2.提取试验曲线，以样品非等直测量段载荷-位移关系预测符合Hollomon本构模型的单轴真应力-应变关系；同时得到材料弹性模量E和抗拉强度R_m；

S21.对载荷-位移曲线弹性段进行线性拟合，得到斜率k；对弹塑性段进行幂律拟合，得到加载系数C和指数m：

式(1)中，F为试验载荷，h为位移；

S22.将式(1)的参数k、C和m代入下式(2)中：

式(2)中，E为样品的弹性模量，n为应变硬化指数，K为应变硬化系数，t₀、t₁、t₂、t₃、t₄为样品的有限元模型常数，取等直段长度L₀为特征长度h*，A*为特征面积；

S23.根据S22中得到的E、K、n代入Hollomon模型中，得到材料单轴真应力-应变关系：

式(3)中，σ_T为真应力，ε_T为真应变，σ_y为名义屈服强度；

S3.根据步骤S2获取的单轴真应力-应变关系转换得到工程应力-应变曲线，得到屈服强度R_p0.2和抗拉强度R_m。

2.根据权利要求1所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，步骤S3中，将得到的真应力-应变关系转换为工程应力-应变关系，如式(4)所示：

式(4)中，ε_E、σ_E、ε_T、σ_T分别为工程应变、工程应力、真应变、真应力。

3.根据权利要求2所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，通过0.2％偏置线与工程应力-应变关系曲线交点确定屈服强度R_P0.2。

4.根据权利要求1所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，抗拉强度R_m＝F_max/A，F_max为试验最大载荷，A为样品等直段横截面积。

5.根据权利要求1所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，所述小尺寸样品的构型为板状或圆棒状。

6.根据权利要求1或5所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，所述小尺寸样品的尺寸范围为：总长H＝14mm，夹持段宽度S＝6mm，过渡半径R＝1mm，等直段长度L₀＝1mm；对于板状样品：等直段宽度b＝1mm，厚度t∈(0.5mm,1mm)；对于圆棒样品：等直段直径D＝1mm。

7.根据权利要求1所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，步骤S1中，对小尺寸样品拉伸测试前，对小尺寸样品表面进行抛光处理。

8.一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试装置，用于实现权利要求1至7任一项所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试方法，其特征在于，两组镜像对称分布的夹具，每组夹具包括底板(1)和盖板(2)；所述底板(1)的长轴方向一端设有安装槽，安装槽用于放置小尺寸样品的待夹持端；所述盖板(2)可拆卸覆盖在安装槽上方，小尺寸样品的待夹持端被夹持在安装槽和盖板(2)之间；底板(1)的长轴方向另一端用于安装在试验机的上下夹头间。

9.根据权利要求8所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试装置，其特征在于，所述底板(1)在远离安装槽的轴向端设有横板，横板与底板(1)端部垂直连接呈T型结构。

10.根据权利要求1所述的一种小尺寸样品的材料拉伸性能测试装置，其特征在于，还包括定位板(3)，所述定位板(3)可拆卸安装在底板(1)的轴向中部、或靠近轴向中部位置处，且定位板(3)的轴线方向与底板(1)的轴线方向垂直。