基于试验与有限元耦合技术的延性材料全程单轴本构关系获取方法

摘要材料拉伸直至断裂的全程单轴本构关系对材料大变形和断裂机理研究具有重要意义。传统拉伸试验获取的材料真应力-真应变曲线在试样颈缩后不可测。借助可以精确测量三维变形的DIC(Digitalimagecorrelate)技术和有限元分析技术(Finiteelementanalysis)，本文提出了基于漏斗试样拉伸试验获取材料全程单轴本构关系的新方法，即TF(TestandFEA)方法。该方法将TF方法获取的材料全程单轴应力应变关系曲线作为有限元软件中的材料本构关系对漏斗试样拉伸变形过程进行模拟，其模拟载荷-位移曲线、漏斗根部直径-位移曲线和漏斗变形轮廓线等均与试验结果吻合良好，试样表面模拟应变也与DIC测试结果吻合,根据不同半径漏斗试样模拟获得的全程真应力-真应变曲线保持良好一致性。最后，还对试样颈缩断面的力学行为进行了讨论，并给出了304不锈钢、汽轮机叶片材料2Cr12Ni4Mo3VNBN和1Gr12Ni3Mo2VN、汽轮机转子材料30Cr2Ni4MoV的全程单轴本构关系模型参数、破断应力和破断应变。