[发明专利]一种GH4169材料辊轧模拟用本构模型的建立方法

权利要求书

1.一种GH4169材料辊轧模拟用本构模型的建立方法，其特征在于包括如下步骤：

1)GH4169合金单调拉伸实验：

目的是获得GH4169合金在室温条件下的单调拉伸性能，为GH4169材料辊轧本构模型材料参数的确定提供数据;

2)GH4169台金低循环应变控制对称加载实验：

目的是获得GH4169合金在室温下、低循环次数、对称应变范围内的拉压循环实验的应力一应变迟滞曲线，确定GH4169材料辊轧本构模型中各向同性硬化与随动硬化的材料参数;

3)本构模型参数识别

选用Yoshida—Uemori模型，通过软件计算得到本构关系模型参数;

4)模型验证

在对材料本构模型完成二次开发后，采用长方体的锻造过程进行验证。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述GH4169合金单调拉伸实验的方法是：

从GH4169合金冷拉棒材上取料，加工成φ8mm和φ5mm的标准拉伸试样进行静力拉伸实验。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述GH4169台金低循环应变控制对称加载实验的方法为：将GH4169合金冷拉棒材坯料加工成φ5mm的标准低循环疲劳试样，进行低循环应变控制对称加载实验。应变范围分别为0.4％、0.8％、1.2％、1.6％、2.0％，得到第一加载循环的应力一应变曲线和循环稳定后的应力一应变迟滞回线。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述本构模型参数识别的方法为：

选用的Yoshida—Uemori模型主要由以下几部分组成：动力学、屈服函数与相关流动准则、各向同性硬化和随动硬化；各部分的具体内容分别为：

①动力学方程

ϵ·=ϵ·e+ϵ·p]]>

式中，为总的应变速率，和分别为弹性应变速率和塑形应变速率；

②屈服函数与相关流动准则

包含各向同性一随动硬化和相关流动准则的屈服函数为

f=32(s-α):(s-α)-(Y+R)2=0]]>

ϵ·p=∂f∂sλ·]]>

式中，S和a分别为柯西应力偏量和背应力偏量，Y和R分别为初始的屈服应力和各向同性硬化应力;应力定义为材料单位而积上的作用力，柯西应力就是大变形分析中的真应力，区别于名义应力；而小变形情况下，名义应力和真应力在数值上相等;

柯西应力

σ=F／A

名义应力σ’=F／Ao

式中，A为变形材料的瞬时截面积；Ao为材料变形之前的截面积;

③各向同性硬化方程

材料的各向同性硬化性质由内变量各向同性硬化应力来表示，各向同性硬化应力的演化方程为

R·=m(Rsat-R)p·]]>

p·=(2/3)ϵ·p:ϵ·p]]>

式中，为等效塑性应变速率，Rsat为大塑性应变情况下R的饱和值，m为控制各向同性硬化速率的材料参数；对以上演化方程进行积分，得到

R＝R_sat(l-e^-mp)

p=∫p·dt]]>

随动硬化

Yoshida—Uemori模型中，背应力α由两部分组成：α₁为非线性随动硬化背应力，α₂为线性随动硬化背应力;

α＝α₁+α₂

α·1=C(23aϵ·p-α1p·)]]>

α·2=23H∞′ϵ·p]]>

式中，c、α为与非线性随动相关的材料参数，H′_∞为线性随动硬化系数，α₁、α₂分别为非线性随动硬化背应力和线性随动硬化背应力;

Yoshida—Uemori模型中待定的材料参数包括：

y为屈服面半径，即初始屈服应力；

R_sat为各向同性硬化应力的饱和值；

m为控制各向同性硬化速率的材料参数；

C为控制非线性随动硬化速率的材料参数：

α为与非线性随动硬化相关的材料参数；

H′_∞以为线性随动硬化系数;

将本构模型作为6个材料参数的函数f(Y，R_sat，m，a，C，H′_∞)，利用Matlab软件对GH4169合金实验所得的应力一应变曲线进行曲线拟合，即可得到Y，R_sat，m，a，C、H′_∞的值，利用此方法求得GH4169合金在辊轧前状态的材料参数。