[发明专利]一种BCJ本构模型的参数识别方法及装置

说明书

本申请公开了一种BCJ本构模型的参数识别方法及装置，本申请通过对BCJ本构方程进行演化以及对各参数进行解耦分离后，利用准静态压缩实验、SHPB实验和非线性拟合，确定BCJ本构模型的各个标量参数及材料常数，实现了快速准确的识别BCJ本构模型的参数的目的。

本申请要求于2016年9月5日提交中国专利局、申请号为201610804776.8、发明名称为“一种BCJ本构模型的参数识别方法及装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及材料力学技术领域，更具体地说，涉及一种BCJ本构模型的参数识别方法及装置。

背景技术

本构关系是材料变形过程中必须遵循的客观规律。在机械加工过程中，工件材料所经受的温度、变形量和应变率等情况对材料组织结构的影响一直是研究的热点，因此综合考虑各因素对材料流动应力的影响，构建能够真实反映被加工材料特点的材料本构模型，是保证加工过程动态数值模拟结果正确性和可靠性的基础和前提。

BCJ(Bammann-Chiesa-Johnson)本构模型是基于位错动力学的物理型粘塑性模型，能够描述不同应变率条件下流动应力与应变率、温度、应变的耦合效应，并考虑应变率、温度历史效应。该模型包含反映材料微观结构与相应宏观力学性能联系的内变量，涵盖了宏观应力和微观组织两个方面，能描述动态力学响应和静动态回复、再结晶行为，还能捕捉绝热温升效应。BCJ本构模型逐渐在工程应用中体现出比经典力学本构更加优越的特性。

但是，BCJ本构模型的参数众多，包含9个标量参数和18个材料常数。其众多的参数识别非常困难，制约了BCJ本构模型的应用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种BCJ本构模型的参数识别方法及装置，用于解决现有技术对BCJ本构模型的参数识别困难的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种BCJ本构模型的参数识别方法，包括：

对BCJ本构方程进行演化，得到演化后的BCJ本构方程：

其中，β表示材料初始屈服应力；

根据设定极值温度T_r和T_h下，设定低应变率下，对材料进行的准静态压缩实验所获得的，材料真应力真应变曲线，确定T_r和T_h下屈服应力的率无关限制Y；

根据T_r和T_h下，设定的一组高应变率下，对材料进行的分离式霍普金森压杆SHPB实验获得的，材料真应力真应变曲线，确定每条材料真应力真应变曲线的初始屈服应力β；

根据各条材料真应力真应变曲线的初始屈服应力β，以及确定的所述T_r和T_h下屈服应力的率无关限制Y，对演化后的BCJ本构方程中β的表达式进行曲线拟合，得到T_r和T_h下，屈服点的率依赖性大小V，以及率无关向率相关转变时的应变率f；

根据T_r和T_h下，设定的一组高应变率下，对材料进行的分离式霍普金森压杆SHPB实验获得的，各高应变率对应的应力值σ，以及确定的所述Y、V、f，对演化后的BCJ本构方程中的σ的表达式进行曲线拟合，得到T_r和T_h下，各向同性硬化模量H、各向异性硬化模量h、与各向同性硬化内变量相关的静态或热回复参数R_s、与随动硬化内变量相关的静态或热回复参数r_s、与各向同性硬化内变量相关的动态回复参数R_d、与随动硬化内变量相关的动态回复参数r_d；