材料的静拉伸试验数据处理

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1材料的静拉伸试验数据处理 2\o"CurrentDocument"1.1材料应力应变测试 2\o"CurrentDocument"1.2应变硬化（加工硬化、形变硬化） 2\o"CurrentDocument"1.3材料性能参数 3\o"CurrentDocument"1.4应力应变曲线绘制 .4\o"CurrentDocument"1.4.1工程应力应变曲线 51.4.2工程应力应变曲线 6\o"CurrentDocument"1.4.3塑性应变-真应力曲线 .61.4.4基于真应力应变曲线 71材料的静拉伸试验数据处理在有限元分析软件计算应力应变时，描述材料塑性变形必须采用真应变和真应力，这样才能根据单元当前的受力状态准确计算出下一时刻的形变量。因此需要根据材料测试的位移和拉力数据绘制出出材料的塑性变形和真应力曲线。1.1材料应力应变测试应力应变计算公式：通过下面公式得到工程应变曲线：TOC\o"1-5"\h\zEngineeringstress=—Force =上 （1）OriginalArea AQEngineeringstain=changeinLength=i^_o （2）OriginalLength lQ通过下面公式得到真实应力应变曲线：Truestress=CauchysStress=——匝箜——=-L^=（J（1+s（3）CurrentArea ^o^c eeTruestrain=ChangeinLength=Jn^L）=ln（1+8） （4）CurrentLength lo e1.2应变硬化（加工硬化、形变硬化）均匀塑性变形阶段的表达式为：S=Ken （5）式中：S为真应力；e为真应变；n为应变硬化指数；K为硬化系数（强度系数）。图1真应力-应变曲线

应变硬化指数n反映了材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征材料应变硬化行为的性能指标。应变硬化指数n的测量：将式（5）两边取对数，得：lgS=lgK+nlge （6）在工程应力-应变曲线上确定几个点的应力应变值，代入式（3）和（4），算出S和e及lgS和lge，作lgS-lge直线，斜率即为所求的n值。 I I L ]T1_ .2 -1 0 ! e图2幂指数拟合原理应变硬化指数n的影响因素：（1） 层错能：层错能较低时，不易交滑移，n值大；（2） 材料的冷热变形状态：退火态的金属n值较大，冷变形态金属n值较小；（3） 材料的屈服强度：九=70/气，屈服强度高的材料n值小。应变硬化的意义：（1） 服役过程中可承受偶尔的过载，保证机件安全服役；（2） n值决定了材料能够产生的最大均匀应变量，n值大的材料，变形均匀，冷加工成型性好；（3） 对于不能靠热处理强化的材料，可以通过形变硬化提高强度。1.3材料性能参数屈服强度％.2抗拉强度气材料的断后伸长率：（6）8=^Li~Lo）/L（6）材料的断面收缩率:寸疽气一妇力X100% （7）式中：L1为试样断裂后标距长度；如为材料原始标距长度；乌为试样断裂后缩颈处最小横截面面积；人0为材料原始截面面积。1.4应力应变曲线绘制（1） 绘图，在图中选取断裂点，读取该点所在行号，在工作表中删除断裂后的点；（2） 求比例段斜率，即弹性模量。从工程应力应变曲线中，截取比例段数据（选取值可以稍微小一点），进行线性拟合，求出直线斜率。根据求得弹性模量的数值是否落在其常规弹性模量范围内，判断该该试验数据是否有效，是否再次进行式样。（3） 求交点得到屈服强度％.2。（记录该点坐标数据）；（4） 拟合塑性变形段。在工作表中保留交点之后的数据，对应变进行运算，整体减去第一个应变量（弹性应变部分的数值）。选取幕指数曲线进行拟合。表1应力应变曲线绘制数据TestEngineeringTrueInanalysismodelForceDisplacementStressStrainStressStrainStressPlasticStrainKNmmMPa100%MPa100%MPa100%000.0000.00000.000.00000.000.000012.50.18159.1550.0036159.730.0036159.73-0.000122.20.33282.6590.0066284.520.0066284.52-0.000126.20.64333.5890.0128337.860.0127337.860.0048302.15381.9720.0430398.400.0421398.400.0328344.58432.9010.0916472.560.0876472.560.076637.77.27480.0110.1454549.800.1358549.800.122940.910.6520.7550.2120631.160.1923631.160.177643.113.8548.7660.2760700.230.2437700.230.227444.817.4570.4110.3480768.910.2986768.910.280745.921.2584.4170.4240832.210.3535832.210.334146.625.42593.3300.5084894.980.4110894.980.390246.828.1595.8760.5620930.760.4460930.760.424346.530.3592.0560.6060950.840.4737950.840.4516

44.332.4564.0450.648038.533.9490.1970.678032.8934.3418.7680.68601.4.1工程应力应变曲线EngineeringStress-Strain(originaldata)工程应变（工程应变（100%）离{力应程工图3工程应力应变曲线根据上图可知a点之前曲线呈线性，根据曲线斜率可以计算出弹性模量为42873MPa。a至b点材料处于塑性变形阶段，这一阶段试样均匀收缩，由于截面积减小，试验所受真实的应力大于工程应力。b点之后试样发生缩颈线性，材料很快就被拉断。试验得到的拉伸曲线较为简单，没有发生明显的上屈服点、下屈服点，在拉应力超过屈服强度282Mpa（a点拉应力）后直接进入塑性变形阶段。

1.4.2工程应力应变曲线TrueStress-Strain真应变（100%TrueStress-Strain真应变（100%）>力应真图4工程应力应变曲线1.4.3塑性应变-真应力曲线-^Str(essvs.PlasticStrain(analysisused)Stressvs.PlasticStrain(analysisused)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5塑性应变(100%)10'0oO09,0'0oO87'060oooooOO5oooO4321图5塑性应变-真应力曲线

TrueStress-Strainy=4I2873x+1.5041♦EngineeringStress-Strain妇4卜斗/(originaldata)…eice—线性(StrainEngineerii(originaldigStress-ata))0.001 0.0