[发明专利]一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法

说明书

本发明提供一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法，包括：根据目标结构的服役环境和极端工况，分析目标结构的服役应力状态和应变速率变化范围；根据服役应力状态和应变速率变化范围，结合高速拉伸试验机的测试加载条件，设计复杂应力状态的若干断裂试样；根据应变速率变化范围，设计多个应变速率的复杂应力状态的动态断裂试验方案；根据若干断裂试样在多个应变速率下的动态试验条件，进行仿真逆向推导，获取试验加载条件；根据动态断裂试验方案和试验加载条件，采用高速拉伸试验机，结合非接触应变测量系统对若干断裂试样进行测试，获取目标结构在复杂应力状态下的服役动态断裂性能。本发明能够反应材料的实际服役断裂性能特征。

技术领域

本发明涉及材料动态断裂性能试验技术领域，尤其涉及一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法。

背景技术

结构材料在服役过程中，由于服役环境的多变性，其服役过程伴随着复杂应力状态和应变速率效应特性。结构材料在服役过程中的动态断裂行为，需要考虑应力状态特征的高精度动态模型进行预测，而进行复杂应力状态下动态断裂性能试验测试是开发高精度动态断裂模型的前提。

目前，针对材料动态断裂性能的试验表征中，学者常常采用单向拉伸试样进行动态测试，但该方法存在未考虑其他应力状态对材料动态断裂性能的影响、且不能够反应材料实际服役断裂性能特征的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法。

一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法，包括：根据目标结构的服役环境和极端工况，分析所述目标结构的服役应力状态和应变速率变化范围；根据所述服役应力状态和应变速率变化范围，结合高速拉伸试验机的测试加载条件，设计复杂应力状态的若干断裂试样；根据所述目标结构的应变速率变化范围，设计多个应变速率的复杂应力状态动态断裂试验方案；根据所述若干断裂试样在多个应变速率下的动态试验条件，进行仿真逆向推导，获取试验加载条件；根据所述复杂应力状态动态断裂试验方案和试验加载条件，采用高速拉伸试验机，结合非接触应变测量系统对所述若干断裂试样进行测试，获取所述目标结构在复杂应力状态下的服役动态断裂性能。

进一步地，所述若干断裂试样包括接剪切试样、单向拉伸试样、R5缺口试样和R10缺口试样。

进一步地，所述单向拉伸试样根据ISO 26203-2-2011标准进行设计，并根据所述标准确定单向拉伸试样在多个应变速率下的加载条件。

进一步地，所述多个应变速率包括10/s、200/s和500/s。

进一步地，所述应变速率10/s、200/s和500/s，通过仿真逆向推导获得对应的加载条件，分别为30mm/s、550mm/s和1500mm/s。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：本发明根据目标结构的服役环境和极端工况，分析出目标结构的服役应力状态和应变速率变化范围，并根据服役应力状态和应变速率变化范围，结合高速拉伸试验机的测试加载条件，设计复杂应力状态的若干断裂试样，能够根据若干试样反映出目标结构的实际断裂性能，根据应变速率变化范围，设计多个应变速率的复杂应力状态动态断裂试验方案，仿真分析若干断裂试样在多个应变速率下的动态试验条件，获取试验加载条件，基于设计的方案和获取的试验加载条件，采用高速拉伸试验机，结合非接触应变测量系统对若干断裂试样进行测试，获取试样的服役动态断裂性能，即目标结构在复杂应力状态下的服役动态断裂性能，较为全面地考虑到了所有应变状态对目标结构动态断裂性能的影响，从而实现对目标结构的动态试验表征，能够反应材料的实际服役断裂性能特征。

附图说明

图1为一个实施例中一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法的流程示意图；

图2为剪切试样的结构示意图；

图3为单向拉伸试样的结构示意图；