[發明專利]鋁合金熱變形行為和成形后屈服強度的預測方法

有效

• 申請號: 202011528628.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112733330B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 華林;胡志力;魏鵬飛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C22F1/00;C22F1/04;G06F119/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

1.一種鋁合金熱變形行為和成形后屈服強度的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過拉伸數據來求解鋁合金的本構模型；

S2、將工程應力-應變曲線轉化為真實應力-應變曲線；

S3、基于粘塑性理論和計算得到的屈服準則、硬化模型，建立鋁合金的統一粘塑性本構模型，以得到鋁合金在變形過程中的位錯密度、硬化以及晶粒尺寸與粘塑性流動行為之間的關系；

S4、將變形后的鋁合金進行DSC分析，計算其析出相的析出動力學參數；

S5、將變形后的鋁合金進行XRD分析，計算基體中的平均位錯密度；

S6、根據步驟S4和S5的計算結果，得到元素濃度、析出相體積分數以及析出相尺寸；

S7、建立包括固溶強化、晶界強化、析出強化和位錯強化的屈服強度預測模型；

S8、將不同時效時間的強度試驗結果，帶入鋁合金屈服強度預測模型的方程即可求得模型參數；

在所述步驟S1中，鋁合金的屈服準則選擇Hill48各向異性屈服準則，對于平面應力狀態，屈服準則表達式為

2f(σ_ij)＝(G+H)σ₁₁²-2Hσ₁₁σ₂₂+(H+F)σ₂₂²+2Nσ₁₂²＝σ²

其中σ_ij為應力張量；F、G、H、L、M和N為與材料的各向異性相關的常數；1、2、3為材料的各向異性主軸，對于板材，軸1為沿著軋制方向，軸2為沿著面內垂直于軋制方向，而軸3為沿著板材的厚度方向；σ為等效應力；

對于單向拉伸狀態下的應力分量σ₁₁、σ₂₂、σ₁₂和σ₂₁分別為：

σ₁₁＝Y_θcos²θ

σ₂₂＝Y_θsin²θ

σ₂₁＝σ₁₂＝Y_θsinθcosθ

其中Y_θ為與軋制方向呈θ角度的單項拉伸屈服應力；

而對于與軋制方向呈θ角度的方向上各向異性系數r_θ的表達式為：

r_θ＝[(ε₁₁cos²θ+ε₂₂sin²θ+ε₃₃sinθcosθ)/(ε₁₁+ε₂₂)]-1

其中ε₁₁為軋制方向上的應變，ε₂₂為垂直于軋制方向上的應變，ε₃₃為厚向應變；

通過相關的流動法則并結合歐拉特性，得到平面內各個方向上的各向異性系數表達式：

其中，σ₀為與軋制方向一致的屈服強度；

通過上述算法得到超靜定方程組的全局最優解，進而確定各向異性屈服準則Hill48的未知模型參數。

2.根據權利要求1所述的鋁合金熱變形行為和成形后屈服強度的預測方法，其特征在于，所述步驟S2中工程應變和真實應變的關系式如下：

ε_t＝ln(1+ε_e)

σ_t＝σ_e×(1+ε_e)

其中ε_t為真實應變；ε_e為工程應變；σ_t為真實應力；σ_e為工程應力；

以0°方向的真實應力-應變曲線作為參考，建立修正的Voce硬化模型：

其中Y為屈服應力，B、C、D、E、x、y均為材料常數。