| 一种确定材料Johnson-Cook动态本构模型的方法 | |
戴兰宏 ; 张洧菡; 李统; 乔禹; 陈艳; 汪海英
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| 2023-08-04 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明提供了一种确定材料Johnson‑Cook动态本构模型的方法，首先获得待测材料在每组工况下的拉伸试验数据，然后读取待测材料在对应工况下的真实塑形段曲线，确定Johnson‑Cook动态本构模型中的参数，设置收敛阈值并迭代，直至Johnson‑Cook动态本构模型中的参数与上一代参数相比小于等于设定的收敛阈值时判定迭代结束，输出结果，完成拟合，最后对得出的Johnson‑Cook动态本构模型参数进行评估，得出可准确预测该材料的力学行为。本发明构思合理，基于多种高低应变率和温度的五组拉伸试验数据，能够低成本、高效、准确的预测出材料在高应变率的力学行为。 |
| Application Date | 2023-05-25 |
| Application Number | CN202310594115.7 |
| Patent Number | CN116312902B |
| Claim | 1.一种确定材料Johnson-Cook动态本构模型的方法,其特征在于，首先获得待测材料在每组工况下的拉伸试验数据,然后读取待测材料在对应工况下的真实塑形段曲线，确定Johnson-Cook动态本构模型中的参数，设置收敛阈值并迭代，直至Johnson-Cook动态本构模型中的参数与上一代参数相比小于等于设定的收敛阈值时判定迭代结束，输出结果，完成拟合，最后对得出的Johnson-Cook动态本构模型参数进行评估，得出可准确预测该材料的力学行为； 所述方法具体包括以下步骤： 1)获得待测材料在六组试验工况下的应力-应变曲线,且六组试验工况分别为:第一组试验工况为应变率1.0×10-3s-1、温度25℃,第二组试验工况为应变率1.0×10-3s-1、温度0.15Tm,第三组试验工况为应变率1.0×10-3s-1、温度0.30Tm,第四组试验工况为应变率5.0×102s-1、温度25℃,第五组试验工况为应变率4.0×103s-1、温度25℃,来标定Johnson-Cook动态本构参数,第六组试验工况为应变率1.5×102s-1、温度25℃; 2)设定第一组试验工况为参考试验工况,在参考试验工况下将下式(1)中的Johnson-Cook动态本构模型简化为式(2),读取待测材料在参考试验工况下的真实屈服应力,确定式(2)中Johnson-Cook动态本构模型中的参数;读取参考试验工况中的塑形段,通过最小二乘法拟合出Johnson-Cook动态本构模型中的应变硬化系数/>和应变硬化指数/>,记为/>和; (1); (2); 其中上式(1)中为等效流动应力,/>为等效塑性应变;/>为无量纲塑性应变率,其中/>为塑性应变率,/>为参考应变率;/>为无量纲温度,其中/>为当前工况中的温度,/>为材料熔化温度,/>为参考试验工况中的温度,/>为参考试验工况下的屈服应力; 3)在参考试验工况的参考温度25℃下,上式(1)中的Johnson-Cook动态本构模型简化为下式(3);读取待测材料在第四组试验工况和第五组试验工况下的真实应力-应变曲线,对第四组试验工况和第五组试验工况中的两条塑形段采用最小二乘法拟合出Johnson-Cook动态本构模型中的应变率硬化系数,记为/>; (3); 4)在参考试验工况的参考应变率1.0×10-3s-1下,将上式(1)中的Johnson-Cook动态本构模型简化为下式(4);读取待测材料在第二组试验工况和第三组试验工况下的真实应力-应变曲线,对第二组试验工况和第三组试验工况中的两条塑形段采用最小二乘法拟合出Johnson-Cook动态本构模型中的热软化系数,记为/>; (4); 5)读取待测材料在第一组至第五组试验工况下的整条塑形段以及应变率硬化系数和热软化系数/>,通过最小二乘法重新对上式(2)中Johnson-Cook动态本构模型中的应变硬化系数/>和应变硬化指数/>进行拟合,记为/>、/>,并替换上述步骤2)所得到的/>、/>; 6)重复以上步骤3)至步骤5),设置收敛阈值为1.0×10-6;当上式(1)中Johnson-Cook动态本构模型参数、/>、/>、/>、/>迭代至第/>代得到此时的五个参数值/>、/>、/>、/>、/>与第/>代的参数值/>、/>、/>、/>、/>相比均相差小于等于1.0×10-6,判定迭代结束,参数/>、/>、/>、/>、/>作为Johnson-Cook动态本构模型参数/>、/>、/>、/>、/>的输出结果,完成拟合,得到待测材料的Johnson-Cook动态本构参数; 7)通过第六组试验工况的试验数据对上述步骤1)-6)得出的Johnson-Cook动态本构模型在参考试验工况下的真实屈服应力、应变硬化系数、应变硬化指数、应变率硬化系数和热软化系数进行评估,得到可以准确预测待测材料的力学行为。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/93920 |
| Collection | 非线性力学国家重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 戴兰宏,张洧菡,李统,等. 一种确定材料Johnson-Cook动态本构模型的方法. CN116312902B[P]. 2023-08-04. |
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