[發明專利]鋁合金高溫各向異性本構模型和斷裂模型的建立方法

在審

• 申請號: 202310510344.6
• 申請日: 2023-05-08
• 公開（公告）號: CN116629048A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 張曉蕾;羅模芳;王子健;梁肖;鄧建林
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;江西豪斯特汽車零部件有限公司;浙江豪斯特汽車零部件有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李柏柏

1.一種鋁合金高溫各向異性本構模型和斷裂模型的建立方法，其特征在于：包括：

步驟一：制備三種各向異性試樣，對三種各向異性試樣進行各向異性實驗，得到三種各向異性試樣的各向異性系數，其中，三種各向異性試樣包括單軸拉伸試樣、平面應變試樣和壓縮試樣；

步驟二：基于三種各向異性試樣的各向異性系數確定YId2000-3d的屈服準則參數；

步驟三：選取步驟一中獲得的單軸拉伸試樣的應力-應變曲線中的塑性應力-應變部分，根據swift-voce硬化模型預測單軸拉伸試樣頸縮后的硬化曲線；

步驟四：制備三種斷裂試樣，包括兩端缺口試樣、中心圓孔試樣和剪切試樣，對三種斷裂試樣進行拉伸實驗,得到三種斷裂試樣的位移-載荷曲線；

步驟五：通過DIC方法得到兩端缺口試樣表面沿著Y方向的第一應變值，根據所述第一應變值和基于步驟三中硬化曲線得到的第二應變值，確定所述swift-voce硬化模型的參數；

步驟六：基于YId2000-3d的屈服準則參數、swift-voce硬化模型的參數和材料常數進行仿真模擬，將DF2014韌性斷裂模型用于模擬三種斷裂試樣的拉伸過程，得到三種斷裂試樣的位移-載荷曲線；

步驟七：將步驟六得到的三種斷裂試樣的位移-載荷曲線與步驟四得到的三種斷裂試樣的位移-載荷曲線進行擬合，確定所述DF2014韌性斷裂模型的斷裂參數；

步驟八：根據所述DF2014韌性斷裂模型的斷裂參數，得到DF2014韌性斷裂準則的三維斷裂面以及二維斷裂軌跡。

2.根據權利要求1所述的一種鋁合金高溫各向異性本構模型和斷裂模型的建立方法，其特征在于：在步驟一中，制備三種各向異性試樣，包括：

制備三種各向異性試樣，分別為單軸拉伸試樣、平面應變試樣和壓縮試樣，在單軸拉伸試樣和平面應變試樣表面均勻噴涂一層黑色啞光底漆，再將白漆噴于黑色啞光底漆之上，形成不規則的散斑圖形。

3.根據權利要求2所述的一種鋁合金高溫各向異性本構模型和斷裂模型的建立方法，其特征在于：在步驟一中，對三種各向異性試樣進行各向異性實驗，包括：

將單軸拉伸試樣以及平面應變試樣在高溫熱模擬試驗機上進行單向拉伸實驗，將壓縮試樣進行壓縮實驗，對單向拉伸實驗過程進行全程拍攝，基于拍攝得到的圖像，獲得單軸拉伸試樣和平面應變試樣的應力應變曲線；

基于三個不同方向的單軸拉伸試樣的應力應變曲線，獲得單軸拉伸試樣的三個各向異性值和三個歸一化應力，以及基于所述平面應變試樣中心區域的應力應變曲線獲得平面應變試樣的歸一化應力，以及基于所述壓縮試樣的壓縮實驗得到壓縮試樣的各向異性值。

4.根據權利要求3所述的一種鋁合金高溫各向異性本構模型和斷裂模型的建立方法，其特征在于：在步驟二中，基于三種各向異性試樣的各向異性系數確定YId2000-3d的屈服準則參數，包括：

將單軸拉伸試樣的三個各向異性值和三個歸一化應力、平面應變試樣的歸一化應力和壓縮試樣的各向異性值用于求解Yld2000-3d的屈服準則參數，建立最小誤差函數：

其中θ＝0°、45°、90°，和分別是應力比和r值項的加權因子。Y_ref為參考屈服應力，參考各向異性值，為單軸拉伸實驗得到的歸一化應力值、為平面應變實驗得到的歸一化應力值，r_θ為單軸拉伸實驗得到的各向異性值、r_b為壓縮實驗得到的各向異性值；

基于所述最小誤差函數，得到基于屈服應力和各向異性系數標定的Yld2000-3d的屈服準則參數。

5.根據權利要求1所述的一種鋁合金高溫各向異性本構模型和斷裂模型的建立方法，其特征在于：在步驟三中，根據swift-voce硬化模型預測單軸拉伸試樣頸縮后的硬化曲線，包括：

所述swift-voce硬化模型公式為：

其中，w為加權因子，k_S、n、ε₀為Swift模型參數，k_v、Q_v、β_v為Voce模型參數，ε_p為等效塑性應變。