一种非均质锻件单向拉伸应力的预测方法

本发明属于材料性能测试，具体涉及一种非均质锻件单向拉伸应力的预测方法。

背景技术：

1、随着能源、汽车和航空航天等领域的发展，其涉及的重大装备日益增多，这些装备的关键承力构件主要以锻造工艺制造，比如水轮机叶片、重载汽车前轴以及飞机起落架等，这些构件直接影响设备的正常运转。

2、按照材料力学基本假设，即材料是连续、均匀和各向同性的，这些构件在设计中均是按均匀组织处理。但是，组织是均匀的这一假设与实际情况并不相符：锻件在锻造和热处理后，材料由表及里呈现组织非均匀状态；锻件退火后，锻件表面由于脱碳与烧损，存在完全或部分脱碳层，与芯部的组织不一致；锻件在淬火后，由于材料淬透性问题，表面组织较硬，强度较高，芯部组织因为没有完全淬透，与表面组织不一致。

3、目前，大型锻件拉伸性能的测量方法，是在锻件上关键部位取试样，且要求拉伸试样距离表面一定距离，检测局部试样的拉伸性能，来表征整个构件的拉伸性能。例如，汽车前轴是汽车的核心构件，也是锻件的典型代表，在测试汽车前轴的拉伸性能时，一般选取4个关键点，取样深度距表面12mm，制备拉伸试样，检测抗拉强度。但是这种预测方法只能检测局部性能，没有考虑表面与芯部不同组织部分对拉伸性能的影响，不能准确表征锻件的拉伸性能。

4、因此，传统方法存在以下难题。1、通过几个关键点测试数据代表整体性能，数据采集不完整，性能测试不准确；2、试样尺寸受制于构件整体尺寸，当构件整体尺寸过大或过小时，拉伸试样均为非标试样，性能测试波动大；3、相同工艺加工不同尺寸零件，测试拉伸性能需要分别测量，没有统一的简便的预测方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非均质锻件单向拉伸应力的预测方法，本发明提供的预测方法能够准确预测锻件的拉伸应力。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种非均质锻件单向拉伸应力的预测方法，包括以下步骤：

4、将非均质锻件的半径代入式i，得到所述非均质锻件的屈服强度；将非均质锻件的半径代入式ii，得到所述非均质锻件的抗拉强度；

5、

6、式中，为屈服强度，单位为mpa；σs0为非均质锻件芯部性能均匀区域屈服强度，单位为mpa；r为非均质锻件的半径，单位为mm；r0为非均质锻件芯部性能均匀区域的半径，单位为mm；k1为非均质锻件的屈服强度变化斜率，单位为mpa/mm；σb为抗拉强度，单位为mpa；σb0为非均质锻件芯部性能均匀区域抗拉强度，单位为mpa；k2为非均质锻件的抗拉强度变化斜率，单位为mpa/mm。

7、优选的，所述非均质锻件的形状为棒材。

8、优选的，所述非均质锻件为汽车前轴。

9、优选的，所述非均质锻件的半径为3mm～100mm。

10、本发明提供了一种非均质锻件单向拉伸应力的预测方法。本发明通过非均质性能梯度系数(变化斜率)，准确预测锻件拉伸应力，用于锻件的设计、仿真、结构优化，解决了大型锻件拉伸性能不便测量以及预测不准的难题。并且，本发明提供的预测方法，对非均质锻件单向拉伸应力的性能测试波动小，不受零件尺寸影响，能够用统一准确的理论模型定量定性表征单向拉伸应力力学性能，步骤简单，性能测试周期短，一致性好。

1.一种非均质锻件单向拉伸应力的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述非均质锻件的形状为棒材。

3.根据权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述非均质锻件为汽车前轴。

4.根据权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述非均质锻件的半径为3mm～100mm。