一种预判复杂应力状态下镁合金变形临界开裂的方法与流程

技术特征：
1.一种预判复杂应力状态下镁合金变形临界开裂的方法，其特征在于，该方法结合了物理实验和有限元模拟，包括以下步骤：步骤1：对具有不同缺口半径的镁合金矩形截面试样进行轴向拉伸，缺口半径r≥0.5mm，变形温度t为473～723k、拉伸速度v为1.5～30000mm/min，获取应力
‑
应变曲线上临近应力卸载的加工硬化率骤降点，其中σ为拉伸应力，ε为拉伸应变，确定骤降点应变为临界开裂应变ε
f
；步骤2：对步骤1中的镁合金矩形截面试样进行相同实验条件下的拉伸变形有限元模拟，跟踪变形区的应变ε分布状态，确定模拟中应变首先达到临界开裂应变ε
f
时的位置，即起裂处，提取该处应力状态，通过计算该处的应力三轴度σ*，其中σ1、σ2、σ3为起裂处的三个主应力，建立临界开裂应变ε
f
与应力三轴度σ
*
、相对应变速率相对温度t
*
之间的数学模型，其中相对应变速率通过计算得到，相对温度t
*
通过计算得到，式中，l为拉伸试样标距，t
m
为镁合金熔点；步骤3：比较步骤2中模型计算得到的镁合金临界开裂应变ε
f
和有限元模拟变形过程中提取的应变ε，当ε≥ε
f
时，说明发生开裂，当ε＜ε
f
时，进一步建立临界开裂判据；步骤4：采用断裂损伤准则，式中，c为损伤值，n为镁合金的加工硬化指数，对相同实验条件下试样的拉伸变形进行有限元模拟，跟踪试样在变形过程中的应变ε分布状态和损伤c分布状态，确定模拟中应变首先达到临界开裂应变ε
f
的点位置，获得该点损伤值，即为临界开裂损伤c
f
；步骤5：建立临界开裂损伤c
f
与变形温度t、应变速率之间的数学模型：式中，q为镁合金变形激活能，由计算得到，m和n是与镁合金材料相关的常数，通过对临界损伤c
f
和的数据进行线性拟合确定；步骤6：计算累积损伤因子d，确定复杂应力状态下镁合金变形的临界开裂判据：累积损伤因子当d≥0时，说明发生开裂，当d＜0时，说明不发生开裂，则临界开裂判据为
2.如权利要求1所述的预判复杂应力状态下镁合金变形临界开裂的方法，其特征在于，步骤2中所述的临界开裂应变ε
f
与应力三轴度σ
*
、相对应变速率相对温度t
*
之间的数学模型为：式中，χ1是与镁合金材料牌号相关的常数，取值与镁质量分数呈负相关，范围是
‑
13.8554～
‑
11.7532；χ2是与温度有关的常数，温度t<573k时，χ2的取值范围是3.20～3.22，温度573k≤t≤723k时，χ2的取值范围是2.05～2.28；χ3是与板材表面粗糙度有关的常数，取值与粗糙度呈负相关,范围是
‑
0.12～0.05；χ4是与温度有关的常数，温度t<573k时，χ4的取值范围是1.480～1.533，温度573k≤t≤723k时，χ4的取值范围是
‑
0.501～
‑
0.473；χ5是与镁合金材料牌号相关的常数，取值与镁质量分数呈正相关，范围是
‑
1.90～2.61。

技术总结
本发明公开了一种预判复杂应力状态下镁合金变形临界开裂的方法，涉及镁合金塑性成形领域。具体方法包括：1)实验获取镁合金的临界开裂应变ε


技术研发人员：贾伟涛 赵瑞 王丽娟 马立峰 雷军义 马自勇 支晨琛
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：2021.08.01
技术公布日：2021/11/4