[发明专利]一种基于飞机结构选材的金属材料性能评价方法

摘要

本发明提供了一种基于飞机结构选材的金属材料性能评价方法，其特征在于采用以下步骤：步骤1：定义Z_p为材料的平面应变断裂韧性，其物理意义为裂纹尖端应力达到σ_b的塑性区范围，反映材料破坏的时刻能够吸纳多大范围的材料以塑性流动的方式产生的阻抗，量纲单位为mm，其表达式。

主权项

一种基于飞机结构选材的金属材料性能评价方法，其特征在于采用以下步骤：步骤1：定义Z_p为材料的平面应变断裂韧性，其物理意义为裂纹尖端应力达到σ_b的塑性区范围，反映材料破坏的时刻能够吸纳多大范围的材料以塑性流动的方式产生的阻抗，量纲单位为mm，其表达式：$Z_p=\frac{1}{\mathrm{\Π}}{\left(\frac{K_{\mathrm{IC}}}{{\mathrm{\σ}}_b}\right)}^2---\left(4\right)$步骤2：对候选的待评价材料，根据材料的σ_b和K_IC数据，依次计算出各种相近材料的Z_p值，并进行排序，淘汰极小Z_p值的材料；步骤3：根据材料的Z_p、σ_b和K_IC数据，建立评价结构元件拉伸破坏准则方程(5)，确定符合要求的材料：$\mathrm{\σ}\≤{\mathrm{\σ}}_C={\mathrm{\η}}_Q{\left(\frac{A_n}{A_g}\right)}_e{\mathrm{\σ}}_b---\left(5\right)$式中的参数分别由式(4)及(6)‑(8)给出：${\mathrm{\η}}_Q=e^{{-0.35\mathrm{\γ}}^{0.3}}+{\left(2S\right)}^8{\mathrm{\γ}}^{-S}---\left(6\right)$$\mathrm{\γ}=\frac{a_{\mathrm{eff}}}{Z_p}---\left(7\right)$$S=\frac{1}{2}(1-e^{{-0.35\mathrm{\γ}}^{0.3}})---\left(\text{8}\right)$上述公式中符号定义如下：σ_C—完整及损伤元件破坏强度，量纲单位为MPa；—有效静面积及毛面积之比；σ_b—材料拉伸均匀塑性变形最大值对应的强度值，量纲单位为MPa；a_eff‑当量裂纹长度，量纲单位为mm；K_IC—平面应变断裂强韧度，量纲单位为Z_p—平面应变断裂韧度，量纲单位为mm；S—损伤端部变奇异性参数，S＝0～1/2；γ—无因次损伤。