[發明專利]快速獲取修正金屬粉末壓制成形DPC本構模型參數的方法

在審

• 申請號: 201810408403.8
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108629110A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 周蕊;李璐璐;劉兵飛;杜春志;李敏
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發明公開了一種快速獲取修正金屬粉末壓制成形DPC本構模型參數的方法，其方法步驟為：1)基于修正的Drucker?Prager Cap模型確定反演優化目標函數：2)輸入被測金屬粉末壓制實驗壓制力曲線和反演優化參數初始值：3)判斷通過式計算得到的(k?1)個隨機點是否在可行域內，若不在需要設法將非可行點移到可行域內；4)在Abaqus中構建與實驗相同的有限元模型：5)MATLAB調用ABAQUS進行有限元計算：6)輸出仿真得出的壓制力，計算目標函數：7)優化處理。本發明針對修正Drucker?Prager Cap，DPC模型，通過MATLAB?ABAQUS聯合仿真，利用復合形調優算法進行參數反演，快速尋找準確的本構模型參數，可解決不同金屬粉末壓制成形過程中本構參數確定繁瑣且困難的問題，實現壓制成形的快速模擬預測分析。

技術領域

本發明屬于金屬粉末壓制成形本構模型研究領域，特別涉及一種于快速獲取修金屬粉末壓制成形DPC本構模型參數的反演優化計算方法，適用于現代的粉末冶金制造。

背景技術

粉末冶金工藝已成為航空發動機和汽車關鍵零部件的優選制備技術，并且隨著高精度、形狀復雜粉末冶金零件生產需要的不斷增加，傳統的生產方法已不能滿足要求，而將數值仿真技術融入金屬成型理論是目前研究該成形工藝的最優方法。

計算機仿真技術已成為粉末冶金行業降低產品成本、提高產品質量、縮短產品開發周期的有效方法，并逐漸成為研究人員和技術人員從事科研和設計工作的必要手段。

金屬粉末壓制成形數值模擬中，基于廣義塑性力學(如Drucker-Prager Cap模型)粉末壓制模型最為完善，但由于此類模型復雜且參數難確定，使其應用受到了限制。對于不同的金屬粉末材料，其本構參數也不相同。通常，確定此類材料模型參數需要大量實驗測試，如模壓實驗，直徑壓縮實驗，單軸壓縮實驗，三軸實驗等。因此，進行不同金屬材料的壓制成形模擬預測分析時都要重新確定本構模型參數，給研究帶來不便。

經檢索，未發現有采用本發明聯合仿真優化方法，利用最簡單模壓實驗結合反演優化程序，快速準確地獲取本構模型參數，實現粉末壓制成形預測模擬分析的文字公開。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種快速獲取修正金屬粉末壓制成形DPC本構模型參數的方法，針對廣義塑性力學本構模型即修正Drucker-Prager Cap，DPC模型，通過MATLAB-ABAQUS聯合仿真，利用復合形調優算法進行參數反演，快速尋找準確的本構模型參數，解決不同金屬粉末壓制成形過程中，本構參數確定繁瑣且困難的問題，實現壓制成形的快速模擬預測分析。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種快速獲取修正金屬粉末壓制成形DPC本構模型參數的方法，其特征在于：所述方法的步驟為：

1)基于修正的Drucker-Prager Cap模型確定反演優化目標函數：通過模壓實驗，將壓制力曲線作為實驗驗證對比依據，以數值模擬的壓制力曲線與實驗曲線的差異性最小為優化目標，如公式(1-3)所示：

其中：參數含義說明：l為數據點個數，為模擬得到的壓制力，為實驗得到的壓制力。

2)輸入被測金屬粉末壓制實驗壓制力曲線和反演優化參數初始值：

結合復合形調優算法編寫MATLAB相關程序，輸入被測實驗獲取的位移-壓制力曲線和一組待優化反演參數的初始值，d和β取值可由鐵基粉材料作為初始值輸入，R的值介于0.1-1之間，初始向量X＝(98.97，9.04，71.93，-5.47，2.92，1.26，2.34)，其余七組參數由計算機自動生成，生成公式如(1-4)所示。

其中：x_j表示復合形中的第j個頂點；