[发明专利]多尺度物理本构模型嵌入ABAQUS的方法

说明书

本发明公开了一种多尺度物理本构模型嵌入ABAQUS的方法，用于解决现有本构模型二次开发方法复杂的技术问题。技术方案是对于多尺度物理本构模型，计算子程序所需的屈服应力yield(i)以及多尺度物理本构模型中的晶粒尺寸d、动态再结晶分数X和位错密度ρ；对已知应变率下的屈服应力对塑性应变进行拟合，针对选取的本构方程，选取三种应变率下的应力应变离散数据进行多项式拟合；在不同应变率下的A₀、A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，对进行线性拟合；通过两次拟合，得到拟合方程。本发明通过建立屈服应力与应变与应变率的联系，直接求得VUHARD接口所需的各个变量。使后续的计算更准确，减少了计算的复杂性。

技术领域

本发明涉及一种本构模型二次开发方法，特别是涉及一种多尺度物理本构模型嵌入ABAQUS的方法。

背景技术

文献“基于VUMAT的固体推进剂材料本构模型二次开发(《机械强度》2013年第35期391—394页”公开了一种本构模型二次开发方法，该方法只针对唯相模型，本构模型不涉及微观组织变化，内变量之间无互相耦合，可直接进行求导处理后通过FORTRAN编写子程序即可实现嵌入。现阶段，材料微观组织演变的研究已成为热门，多尺度物理本构模型的内变量较多，相互之间耦合，由于本构方程内变量之间的耦合关系复杂，传统的插值方法求解的运算量较大，成为嵌入的难点，因此，非常有必要研究建立一种方法，并解决多尺度物理本构模型的嵌入问题。

发明内容

为了克服现有本构模型二次开发方法复杂的不足，本发明提供一种多尺度物理本构模型嵌入ABAQUS的方法。该方法对于多尺度物理本构模型，计算子程序所需的屈服应力yield(i)以及多尺度物理本构模型中的晶粒尺寸d、动态再结晶分数X和位错密度ρ；对已知应变率下的屈服应力对塑性应变进行拟合，针对选取的本构方程，选取三种应变率下的应力应变离散数据进行多项式拟合；在不同应变率下的A₀、A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，对进行线性拟合；通过两次拟合，得到拟合方程。本发明通过建立屈服应力与应变与应变率的联系，直接求得VUHARD接口所需的各个变量。使后续的计算更准确，减少了计算的复杂性。由于采用对目标应变与应变率下的屈服应力进行拟合的方法，解决了多尺度本构模型内变量耦合过多，无法直接求得接口变量的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多尺度物理本构模型嵌入ABAQUS的方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、对于多尺度物理本构模型，子程序所需的屈服应力yield(i)以及多尺度物理本构模型中的晶粒尺寸d、动态再结晶分数X、位错密度ρ通过式(1)计算：

式中，表示晶粒尺寸变化率，为位错密度变化率，为再结晶率，为等效塑性应变增量。

步骤二、对已知应变率下的屈服应力对塑性应变进行拟合，针对选取的本构方程，选取三种应变率下的应力应变离散数据进行多项式拟合，拟合方程如下：

式中，yield^a(i)，yield^b(i),yield^c(i)为三种应变率下的屈服应力。

步骤三、在不同应变率下的A₀、A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，对进行线性拟合，拟合方程为：

式中，为等效塑性应变率。

步骤四、通过两次拟合，得到的拟合方程如下：