[發明專利]一種BCJ本構模型的參數識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201610835881.8
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN107784149B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 王罡;周婷婷;楊洋;帥茂兵;融亦鳴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本申請公開了一種BCJ本構模型的參數識別方法及裝置，本申請通過對BCJ本構方程進行演化以及對各參數進行解耦分離后，利用準靜態壓縮實驗、SHPB實驗和非線性擬合，確定BCJ本構模型的各個標量參數及材料常數，實現了快速準確的識別BCJ本構模型的參數的目的。

本申請要求于2016年9月5日提交中國專利局、申請號為201610804776.8、發明名稱為“一種BCJ本構模型的參數識別方法及裝置”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本申請涉及材料力學技術領域，更具體地說，涉及一種BCJ本構模型的參數識別方法及裝置。

背景技術

本構關系是材料變形過程中必須遵循的客觀規律。在機械加工過程中，工件材料所經受的溫度、變形量和應變率等情況對材料組織結構的影響一直是研究的熱點，因此綜合考慮各因素對材料流動應力的影響，構建能夠真實反映被加工材料特點的材料本構模型，是保證加工過程動態數值模擬結果正確性和可靠性的基礎和前提。

BCJ(Bammann-Chiesa-Johnson)本構模型是基于位錯動力學的物理型粘塑性模型，能夠描述不同應變率條件下流動應力與應變率、溫度、應變的耦合效應，并考慮應變率、溫度歷史效應。該模型包含反映材料微觀結構與相應宏觀力學性能聯系的內變量，涵蓋了宏觀應力和微觀組織兩個方面，能描述動態力學響應和靜動態回復、再結晶行為，還能捕捉絕熱溫升效應。BCJ本構模型逐漸在工程應用中體現出比經典力學本構更加優越的特性。

但是，BCJ本構模型的參數眾多，包含9個標量參數和18個材料常數。其眾多的參數識別非常困難，制約了BCJ本構模型的應用。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種BCJ本構模型的參數識別方法及裝置，用于解決現有技術對BCJ本構模型的參數識別困難的問題。

為了實現上述目的，現提出的方案如下：

一種BCJ本構模型的參數識別方法，包括：

對BCJ本構方程進行演化，得到演化后的BCJ本構方程：

其中，β表示材料初始屈服應力；

根據設定極值溫度T_r和T_h下，設定低應變率下，對材料進行的準靜態壓縮實驗所獲得的，材料真應力真應變曲線，確定T_r和T_h下屈服應力的率無關限制Y；

根據T_r和T_h下，設定的一組高應變率下，對材料進行的分離式霍普金森壓桿SHPB實驗獲得的，材料真應力真應變曲線，確定每條材料真應力真應變曲線的初始屈服應力β；

根據各條材料真應力真應變曲線的初始屈服應力β，以及確定的所述T_r和T_h下屈服應力的率無關限制Y，對演化后的BCJ本構方程中β的表達式進行曲線擬合，得到T_r和T_h下，屈服點的率依賴性大小V，以及率無關向率相關轉變時的應變率f；

根據T_r和T_h下，設定的一組高應變率下，對材料進行的分離式霍普金森壓桿SHPB實驗獲得的，各高應變率對應的應力值σ，以及確定的所述Y、V、f，對演化后的BCJ本構方程中的σ的表達式進行曲線擬合，得到T_r和T_h下，各向同性硬化模量H、各向異性硬化模量h、與各向同性硬化內變量相關的靜態或熱回復參數R_s、與隨動硬化內變量相關的靜態或熱回復參數r_s、與各向同性硬化內變量相關的動態回復參數R_d、與隨動硬化內變量相關的動態回復參數r_d；