[发明专利]一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法

权利要求书

1.一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1JC本构系数的校准

建立铣削加工中关于JC本构系数α的滑移线场力学机理模型m(α)，并建立材料JC本构系数与理论剪切流动应力间的映射关系；构建铣削加工实验，该铣削加工实验中，该实验中切削参数作为输入，实际切削力作为输出，以此建立切削参数和切削力一一对应的实验数据集Q，利用该实验数据集中的切削力计算相应的实际剪切流动应力，以此形成切削参数与实际剪切流动应力的数据集Q1；利用该数据集Q1以及所述本构系数与理论剪切流动应力间的映射关系计算求解获得JC本构系数，以此实现JC本构系数的校准；

S2摩擦系数的校准

建立铣削加工仿真模型，该仿真模型中滑动摩擦系数和切削参数作为输入，切削力作为输出，然后建立该仿真模型的有限元代理模型；以切削参数和摩擦系数作为输入，实际切削力作为输出构建有限元仿真实验，以此获得切削参数和摩擦系数与实际切削力一一对应的数据集Q2；利用该数据集Q2与所述有限元代理模型计算获得摩擦系数，以此实现摩擦系数的校准。

2.如权利要求1所述的一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法，其特征在于，在步骤S1中，所述建立材料JC本构系数与理论剪切流动应力间的映射关系按照下列进行：

τ_ref＝m(α)

其中，A、B、C、m以及n为材料JC本构系数，它们共同构成α，ε为剪切面上的等效应变，为等效应变速率，ε₀为参考应变速率，T为剪切面上的温度，T_m为材料的熔点，T_r为室温。

3.如权利要求1或2所述的一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法，其特征在于，在步骤S1中，所述利用切削力计算相应的实际剪切流动应力，按照下列关系式进行：

τ＝F_s/A_S

A_S＝hω/sinφ_n

其中，τ是实际切削力，F_S为剪切面上的剪切力，A_S是切触区域面积。

4.如权利要求1或2所述的一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法，其特征在于，在步骤S1中，所述JC本构系数是按照下列方式计算获得：

首先建立实际剪切流动应力τ与理论剪切流动应力τ_ref之间的关系式；然后采基于贝叶斯推论建立JC本构系数和实际剪切流动应力的贝叶斯方程；最后利用改进的多维吉布斯参数求解策略求解计算获得JC本构系数。

5.如权利要求4所述的一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法，其特征在于，所述贝叶斯按照下列进行：

f(α|τ)＝f(τ|α)f(α)/f(τ)∝f(τ|α)f(α)

其中，实际剪切流动应力τ的对数似然方程表示为：

其中，log代表对数计算符号，f(·)代表概率密度函数，τ代表实际剪切流动应力，α代表JC本构系数，k₁代表剪切流动应力实验数据的组数，τ₀代表实际剪切流动应力与理论剪切流动应力之间偏差的方差值，m(·)代表剪切流动应力机理模型。

6.如权利要求4所述的一种机理与数据融合的金属切削仿真过程不确定校准方法，其特征在于，所述改进的多维吉布斯参数求解策略按照下列步骤进行：

S11对建立关于参数A、B、C、m和n的马尔科夫链关系式β_t＝(A(t)，B(t)，C(t)，m(t)，n(t))，并对各个参数赋予初值，实现马尔科夫链的初始化；

S12设定循环次数和接受率，分别对参数A、B、C、m和n进行赋值，根据接受率和循环次数实时更新马尔科夫链；

S13对每一次随机采样的结果的马尔科夫链进行统计，统计其对应的每个A、B、C、m和n出现的频次，分别取每个参数的中位数计算JC本构系数，以此实现JC本构系数的求解。