一種gh4169材料輥軋模擬用本構(gòu)模型的建立方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種GH4169材料輥軋模擬用本構(gòu)模型的建立方法，包括如下步驟：1)GH4169合金單調(diào)拉伸實(shí)驗(yàn)：2)GH4169臺(tái)金低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn)：3)本構(gòu)模型參數(shù)識(shí)別：選用Yoshida—Uemori模型，通過軟件計(jì)算得到本構(gòu)關(guān)系模型參數(shù);4)模型驗(yàn)證：在對(duì)材料本構(gòu)模型完成二次開發(fā)后，采用長方體的鍛造過程進(jìn)行驗(yàn)證。本發(fā)明的有益效果：本專利可以準(zhǔn)確的再現(xiàn)GH4169材料變形后的應(yīng)力應(yīng)變，真實(shí)反映金屬的流變應(yīng)力變化。為數(shù)值模擬軟件提供準(zhǔn)確的材料模型，可以提高模擬結(jié)果的精確度，對(duì)于分析材料變形特征，優(yōu)化成形工藝具有重要意義。
【專利說明】一種GH4169材料輥軋模擬用本構(gòu)模型的建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是屬于輥軋成形時(shí)材料本構(gòu)關(guān)系模型的建
立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本構(gòu)關(guān)系，即材料變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系。材料的本構(gòu)模型是塑性變形過程中不可缺少的基礎(chǔ)理論模型，模型的計(jì)算精度直接影響數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果。大多數(shù)的有限元軟件提供材料在一定溫度、應(yīng)變和應(yīng)變速率范圍內(nèi)的流動(dòng)應(yīng)力變化模型，然后通過插值和外推的方法推算材料在其它溫度、應(yīng)變和應(yīng)變速率范圍內(nèi)的流動(dòng)應(yīng)力模型。實(shí)際上多數(shù)材料在不同溫度、應(yīng)變和應(yīng)變速率范圍內(nèi)的流動(dòng)應(yīng)力模型變化非常大，在不同變形條件范圍內(nèi)采用插值和外推的方法推算流動(dòng)應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重影響有限元仿真的精度。同時(shí)，在某一組變形條件下的流動(dòng)應(yīng)力曲線由一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)組成，而在有限元軟件中，用來確定每條流動(dòng)曲線的數(shù)掘點(diǎn)數(shù)目過少，這樣得到的流動(dòng)應(yīng)力曲線與實(shí)驗(yàn)所得有很大的差距，致使仿真結(jié)果精度大大降低。
[0003]由于模擬軟件材料數(shù)據(jù)庫中的GH4169合金流動(dòng)應(yīng)力曲線是通過插值和外推的方法得到的，并且用于確定一條流動(dòng)應(yīng)力曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)過少，致使數(shù)值模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果相差較大，隨著應(yīng)變的增加，流動(dòng)應(yīng)力曲線的誤差也逐漸增大。一般的塑性成形過程，變形比較大，使用不準(zhǔn)確的材料模型將嚴(yán)重影響數(shù)值模擬的精度。因此，建立準(zhǔn)確的材料模型是保證有限元仿真精度的前提條件。準(zhǔn)確的材料模型可以提高模擬結(jié)果的精確度，對(duì)于分析材料變形特征，優(yōu)化成形工藝具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是為了建立準(zhǔn)確的GH4169材料輥軋模擬用本構(gòu)模型，保證輥軋模擬的精確度。具體技術(shù)方案如下:
[0005]一種GH4169材料輥軋模擬用本構(gòu)模型的建立方法，包括如下步驟:
[0006]1)GH4169合金單調(diào)拉伸實(shí)驗(yàn):
[0007]目的是獲得GH4169合金在室溫條件下的單調(diào)拉伸性能，為GH4169材料輥軋本構(gòu)模型材料參數(shù)的確定提供數(shù)據(jù)；
[0008]2)GH4169臺(tái)金低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn):
[0009]目的是獲得GH4169合金在室溫下、低循環(huán)次數(shù)、對(duì)稱應(yīng)變范圍內(nèi)的拉壓循環(huán)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力一應(yīng)變遲滯曲線，確定GH4169材料輥軋本構(gòu)模型中各向同性硬化與隨動(dòng)硬化的材料參數(shù)；
[0010]3)本構(gòu)模型參數(shù)識(shí)別
[0011]選用Yoshida—Uemori模型,通過軟件計(jì)算得到本構(gòu)關(guān)系模型參數(shù)；
[0012]4)模型驗(yàn)證
[0013]在對(duì)材料本構(gòu)模型完成二次開發(fā)后，采用長方體的鍛造過程進(jìn)行驗(yàn)證。[0014]所述GH4169合金單調(diào)拉伸實(shí)驗(yàn)的方法是:
[0015]從GH4169合金冷拉棒材上取料，加工成Φ 8mm和Φ 5mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣進(jìn)行靜力
拉伸實(shí)驗(yàn)。
[0016]所述GH4169臺(tái)金低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn)的方法為:將GH4169合金冷拉棒材坯料加工成Φ 5mm的標(biāo)準(zhǔn)低循環(huán)疲勞試樣，進(jìn)行低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn)。應(yīng)變范圍分別為0.4 %、0.8 %、1.2 %、1.6 %、2.0 %，得到第一加載循環(huán)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線和循環(huán)穩(wěn)定后的應(yīng)力一應(yīng)變遲滯回線。
[0017]所述本構(gòu)模型參數(shù)識(shí)別的方法為:
[0018]選用的Yoshida — Uemori模型主要由以下幾部分組成:動(dòng)力學(xué)、屈服函數(shù)與相關(guān)流動(dòng)準(zhǔn)則、各向同性硬化和隨動(dòng)硬化；各部分的具體內(nèi)容分別為:
[0019]①動(dòng)力學(xué)方程
【權(quán)利要求】
1.一種GH4169材料輥軋模擬用本構(gòu)模型的建立方法，其特征在于包括如下步驟: DGH4169合金單調(diào)拉伸實(shí)驗(yàn): 目的是獲得GH4169合金在室溫條件下的單調(diào)拉伸性能，為GH4169材料輥軋本構(gòu)模型材料參數(shù)的確定提供數(shù)據(jù)； 2)GH4169臺(tái)金低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn): 目的是獲得GH4169合金在室溫下、低循環(huán)次數(shù)、對(duì)稱應(yīng)變范圍內(nèi)的拉壓循環(huán)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力一應(yīng)變遲滯曲線，確定GH4169材料輥軋本構(gòu)模型中各向同性硬化與隨動(dòng)硬化的材料參數(shù)； 3)本構(gòu)模型參數(shù)識(shí)別 選用Yoshida—Uemori模型,通過軟件計(jì)算得到本構(gòu)關(guān)系模型參數(shù)； 4)模型驗(yàn)證 在對(duì)材料本構(gòu)模型完成二次開發(fā)后，采用長方體的鍛造過程進(jìn)行驗(yàn)證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述GH4169合金單調(diào)拉伸實(shí)驗(yàn)的方法是: 從GH4169合金冷拉棒材上取料，加工成Φ 8mm和Φ 5mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣進(jìn)行靜力拉伸實(shí)驗(yàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述GH4169臺(tái)金低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn)的方法為:將GH4169合金冷拉棒材還料加工成Φ 5mm的標(biāo)準(zhǔn)低循環(huán)疲勞試樣,進(jìn)行低循環(huán)應(yīng)變控制對(duì)稱加載實(shí)驗(yàn)。應(yīng)變范圍分別為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%，得到第一加載循環(huán)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線和循環(huán)穩(wěn)定后的應(yīng)力一應(yīng)變遲滯回線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述本構(gòu)模型參數(shù)識(shí)別的方法為: 選用的Yoshida — Uemori模型主要由以下幾部分組成:動(dòng)力學(xué)、屈服函數(shù)與相關(guān)流動(dòng)準(zhǔn)則、各向同性硬化和隨動(dòng)硬化；各部分的具體內(nèi)容分別為: ①動(dòng)力學(xué)方程
*.Ii ,.P U = ε +U1 式中，?為總的應(yīng)變速率，分別為彈性應(yīng)變速率和塑形應(yīng)變速率； ②屈服函數(shù)與相關(guān)流動(dòng)準(zhǔn)則 包含各向同性一隨動(dòng)硬化和相關(guān)流動(dòng)準(zhǔn)則的屈服函數(shù)為
**%
/-— (S - Cl): (S.....。Cl) - (Y 4* Rf =0
v% 式中，S和a分別為柯西應(yīng)力偏量和背應(yīng)力偏量，Y和R分別為初始的屈服應(yīng)力和各向同性硬化應(yīng)力；應(yīng)力定義為材料單位而積上的作用力，柯西應(yīng)力就是大變形分析中的真應(yīng)力，區(qū)別于名義應(yīng)力；而小變形情況下，名義應(yīng)力和真應(yīng)力在數(shù)值上相等； 柯西應(yīng)力 σ =F / A 名義應(yīng)力σ ’ =F / Ao式中，A為變形材料的瞬時(shí)截面積；Ao為材料變形之前的截面積； ③各向同性硬化方程 材料的各向同性硬化性質(zhì)由內(nèi)變量各向同性硬化應(yīng)力來表示，各向同性硬化應(yīng)力的演化方程為
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103605830SQ201310499514
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月19日
【發(fā)明者】佗勁紅, 李治華, 孔祥偉, 邰清安, 吳會(huì)萍 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司