[发明专利]钛合金TC4切削本构模型修正方法

权利要求书

1.钛合金TC4切削本构模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于原始J-C本构模型进行修正，引入模型系数a、b、d、s进行识别，得到J-C修正模型如下：

其中，σ是流动应力，ε是塑性应变，是应变率，是等效应变率，T是工件材料温度，Tr是室温，Tm是工件熔点，A、B、C、m和n是模型常数，分别表示屈服应力、硬化模量、应变率敏感系数、硬化系数和热软化系数，a和s为材料常数，用于修正应力-应变曲线的下降斜率；系数b和d用于描述不同水平下的热软化现象；参数D和P用于描述动态再结晶和回复过程对流动应力的影响；

S2、建立钛合金TC4切削的2D有限元模型；其包括所述J-C修正模型、刀具-工件库伦接触模型；

S3、进行切削力响应曲面建模，按照X_i＝(x_i-x₀)/△x，以J-C修正模型系数a、b、d、s为自变量进行中心复合设计，得到多组模型系数a、b、d、s的取值；其中，X_i为自变量的编码值，x_i为自变量的真实值，x₀为试验中心点的真实值，△x为自变量的变化步长；

S4、将步骤3中模型系数a、b、d、s的值分别带入2D有限元模型中进行仿真，分别得到多个切削力仿真值，并将所述切削力仿真值作为响应值，通过多项式拟合的方法，确立所述模型系数与切削力的映射关系；

S5、进行切削实验，获得切削力实验值；建立基于萤火虫算法的优化模型，对步骤3中多组模型系数a、b、d、s的取值进行最优化求解，通过设置目标函数，并进行迭代计算，当所述切削力仿真值与所述切削力实验值之差小于10^-5，则计算结束，输出最优的模型系数a、b、d、s；再将最优值代入J-C修正模型，即完成修正。

2.如权利要求1所述的钛合金TC4切削本构模型修正方法，其特征在于，所述步骤S2中，库伦接触模型如下所示：

其中，τ，κ，τ_f和σ_n分别是前刀面的材料剪应力、剪切流动应力、剪切摩擦应力和正应力；m和μ分别是剪切和库伦摩擦模型的摩擦系数。

3.如权利要求1或2所述的钛合金TC4切削本构模型修正方法，其特征在于，所述步骤S3中，以x1、x2、x3和x4表示a、b、d、s的编码因子，自变量的编码因子值为+1和-1均表示轴向点，自变量的编码因子值为0表示中心点，a、b、d和s的取值范围均为[0.10,6.00]。

4.如权利要求1或2所述的钛合金TC4切削本构模型修正方法，其特征在于，仿真原始J-C本构模型与步骤S5得到的J-C修正模型下的切削力，并进行正交切削实验得到实验值，将仿真的切削力与所述实验值比较：当J-C修正模型仿真切削力与所述切削力实验值之差小于10^-5，则模型系数修正正确；否则，重新对模型系数修正。