[發(fā)明專利]一種抗拉強度1200MPa的冷軋雙相鋼動態(tài)變形本構模型建立方法

有效

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• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107609223B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 宋仁伯;姜龍;魏然;李宜
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/25;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明提供一種抗拉強度為1200MPa的冷軋雙相鋼動態(tài)變形本構模型建立方法，包括以下步驟：1）1200MPa冷軋雙相鋼中高應變速率下的動態(tài)拉伸實驗；2）1200MPa冷軋雙相鋼鐵素體、馬氏體晶粒尺寸及其各相體積分數(shù)的統(tǒng)計；3）1200MPa冷軋雙相鋼在中高應變速率下絕熱溫升的計算；4）選用包含鐵素體、馬氏體晶粒尺寸因素，各相體積分數(shù)因素，細晶強化效應，應變速率敏感性以及應變、應變速率、溫度之間的耦合效應的新型本構模型，計算得到本構模型關系參數(shù)；5）對1200MPa冷軋雙相鋼在各應變速率條件下的擬合結果驗證。本發(fā)明在實際應用中分析雙相鋼動態(tài)變形特性，為合理、正確的評估雙相鋼板的安全性能做出貢獻。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬材料領域，具體涉及一種抗拉強度1200MPa的冷軋雙相鋼動態(tài)變形本構模型建立方法。

背景技術

拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法，又稱抗拉試驗，它是材料機械性能試驗的基本方法之一，主要用于檢驗材料是否符合規(guī)定的標準和研究材料的性能。利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面縮率、抗拉強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。

在室溫條件下對高強鋼進行較高應變速率的動態(tài)拉伸，將帶來與低應變速率不同的熱力學問題，動態(tài)加載可認為是一個絕熱或者準絕熱過程，由于動態(tài)高速拉伸過程中的局部性和不等溫性，應變能在很短的時間內(nèi)不能全部擴散到大氣中，從而導致局部溫度升高，產(chǎn)生了絕熱溫升現(xiàn)象。而絕熱溫升效應通過減少原子間結合力、位錯胞狀結構的分解、降低晶界和粒子擴散所需要的能量對材料進行軟化，降低了部分應變速率強化效應。

本構關系是材料變形時的應力應變關系的數(shù)學模型。目前，常用的本構關系模型有下面兩種：統(tǒng)計本構關系和唯象本構關系。統(tǒng)計本構關系是建立在原子和分子模型描述的微觀機制上，側重于描述變形過程的微觀組織演變，這種模型有一定的局限性，因為很難精確的描述材料的微觀機制；而唯象本構關系指的是用數(shù)理統(tǒng)計方法或者人工神經(jīng)網(wǎng)絡所建立的應力、應變和應變速率等可以宏觀測定的物理量間的關系，其中不涉及到有關原子和分子結構等微觀機制，雖然這帶有一定的經(jīng)驗性，但卻更利于工程上的應用。

發(fā)明內(nèi)容

為了方便評估動態(tài)條件下的性能變化，本發(fā)明提供一種抗拉強度1200MPa的冷軋雙相鋼動態(tài)變形本構模型建立方法，所述方法包括以下步驟：

1)通過1200MPa冷軋雙相鋼在動態(tài)變形條件下的拉伸實驗，獲得1200MPa冷軋雙相鋼在室溫條件下的拉伸性能數(shù)據(jù)；

2)根據(jù)1200MPa冷軋雙相鋼金相組織照片統(tǒng)計出鐵素體、馬氏體的晶粒尺寸及其體積分數(shù)，并應用于新構建的本構模型中；

3)計算1200MPa冷軋雙相鋼在動態(tài)變形條件下的絕熱溫升；

4)確定本構模型參數(shù)；

5)驗證本構模型；

進一步地，所述步驟1)中1200MPa冷軋雙相鋼動態(tài)拉伸實驗，其應變速率分別為：1s^-1、10s^-1、100s^-1、500s^-1、1000s^-1，在Zwick HTM16020高速拉伸試驗機上進行實驗，最終得到1200MPa冷軋雙相鋼在1s^-1～1000s^-1五個應變速率條件下的應力應變曲線；

進一步地，所述步驟3)由于在較高的應變速率條件下，1200MPa冷軋雙相鋼會出現(xiàn)絕熱溫升現(xiàn)象，使材料發(fā)生一定程度的軟化效應，需要對升高的溫度進行計算，并帶入到新構建的本構模型中；

進一步地，所述步驟4)具體為選用包含鐵素體、馬氏體晶粒尺寸因素，各相體積分數(shù)因素，細晶強化效應，應變速率敏感性以及應變、應變速率、溫度之間的耦合效應的新型本構模型，通過軟件的擬合計算得到本構模型的參數(shù)；