一种镁基复合材料触变塑性成形本构模型的建立方法技术

一种镁基复合材料触变塑性成形本构模型的建立方法，其特征是：1)根据镁基复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力σ、应变ε、应变速率温度T、液相率fL之间的非线性关系，采用以下式子表达:2)本构模型参数的求解，结合触变塑性成形实验数据，计算得到本构关系模型中的参数。本发明专利技术可以准确的再现触变塑性成形过程中应力应变变化，为数值模拟提供准确的材料本构模型，获得的模拟结果精确度高，对于分析镁基复合材料的触变塑性成形特性，优化成形工艺参数具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，其特征是：1)根据镁基复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力σ、应变ε、应变速率温度T、液相率fL之间的非线性关系，采用以下式子表达:2)本构模型参数的求解，结合触变塑性成形实验数据，计算得到本构关系模型中的参数。本专利技术可以准确的再现触变塑性成形过程中应力应变变化，为数值模拟提供准确的材料本构模型，获得的模拟结果精确度高，对于分析镁基复合材料的触变塑性成形特性，优化成形工艺参数具有重要的意义。【专利说明】
本专利技术属于金属基复合材料成形领域。 技术背景 材料的本构关系是指材料性能的数学模型，像牛顿粘性定律、胡克定律等属于力 学方面的本构关系。半固态金属触变塑性成形的本构关系，即半固态材料在触变塑性成形 过程中的真实应力值随变形温度、液-固相率、真实应变及应变速率等因素的变化关系。它 是半固态金属成形过程数值模拟的重要前提，同时对半固态金属触变成形技术的开发和应 用也有重要的指导意义。 目前，常用的本构关系模型有下面两种：统计本构关系和唯象本构关系。统计本 构关系则是建立在原子和分子模型描述的微观机制上，侧重于描述变形过程的微观组织演 变，这种模型有一定的局限性，因为很难精确的描述材料的微观机制；而唯象本构关系指的 是用数理统计方法或者人工神经网络所建立的应力、应变和应变速率等可以宏观测定的物 理量间的关系，其中不涉及到有关原子和分子结构等等微观机制，虽然这带有一定的经验 性，但是却很实用。所以，唯象本构关系比统计关系相对简单实用，更利于实际工程上的应 用。 从现有技术报道的得知，大量的研究主要集中于基体合金在热变形温度和半固态 温度区间的本构关系的研究。近些年来，发展出了一种利用高能超声制备颗粒增强复合材 料的方法，因增强体颗粒粒径小，表面能高，易于团聚，高能超声振动时产生的声空化和声 流效应能够在极短的时间内同时改善增强体在基体中的润湿与分散，且对溶体合金无污 染，是一种较为理想的制备金属基复合材料的方法。然而目前还没有关于建立金属基复合 材料触变塑性成形本构模型的方法的报道。由于触变塑性成形过程，变形比较大，使用不准 确的本构模型将严重影响数值模拟的精度。因此，提出一种镁基复合材料触变塑性成形本 构模型的建立方法，对金属触变塑性成形技术的开发和应用具有重要的指导意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，为镁 基复合材料触变成形数值模拟提供可靠的依据。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的。 1)根据镁基复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力〇、应变ε、应 变速率?·、温度Τ、液相率&之间的非线性关系，用下式表示： σ = α0· exp(flf, Τ)·? α： ε α：' ]?，4 ⑴ 式中：〇为应力； ε为应变； ?为应变速率； T为温度； β为几何参数； 为液相率； a。，a" a2, a3, a4 为常数； 2)对所得的本构模型中各参数求解：将式（1)两边取对数，进行非线形回归转化 为线形回归处理，将镁基复合材料触变塑性成形实验数据代进式中后，并通过数理统计软 件进行回归系数的计算。 3)模型验证：将本构模型计算应力一应变曲线与实验真实应力一应变曲线结构 进行比较验证。 本专利技术所述复合材料为高能超声法制备的镁基复合材料。 本专利技术建立的一种镁基复合材料触变塑性成形的本构模型可以准确的再现触变 塑性成形过程中应力应变变化，为数值模拟提供准确的材料本构模型，获得的模拟结果精 确度高，对于分析镁基复合材料的触变塑性成形特性，优化成形工艺参数具有重要意义。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术B4C增强Mg-6A1-Zn复合材料实验真实应力-真实应变曲线与多元 非线性回归计算（本构方程计算曲线）结果比较。 【具体实施方式】 本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。 本实施例是通过将超声法制备的B4C增强Mg-6A1-Zn复合材料在半固态条件下以 不同的应变速率（0.15_ 1，0.55_1，55_1，105_1)、温度（5221：，5381：，5501：，560°〇、进行触变 塑性成形实验，将所得实验室数据代进式中，并通过数理统计软件进行回归系数与统计检 验指标的计算。 根据B4C增强Mg-6A1-Zn复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力〇、 应变ε、应变速率?、温度Τ、液相率&之间的非线性关系，用下式表示 ： σ = α{)· exp(dr, T) · ? Ul ε · i；4 ⑴ 式中：〇为应力； ε为应变； i为应变速率； T为温度； β为几何参数； fL为液相率； aQ, a" a2, a3, a4 为常数； 其中fL由Sheil公式计算获得： 【权利要求】1. ，其特征是按以下步骤： 1) 根据镁基复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力σ、应变ε、应变速 率?、温度Τ、液相率&之间的非线性关系，用下式表示 ： σ = α0^χρ(α]Τ)·?°2 ·εα? (1) 式中：σ为应力； ε为应变； ?为应变速率； Τ为温度； β为几何参数； 4为液相率； a。，a2, a3, a4 为常数； 2) 将式（1)两边取对数，进行非线形回归转化为线形回归处理，将镁基复合材料触变 塑性成形实验数据代进式中后，进行回归系数的计算。【文档编号】G06F19/00GK104156589SQ201410383733【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日 【专利技术者】闫洪, 徐亮, 周冰锋 申请人:南昌大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁基复合材料触变塑性成形本构模型的建立方法，其特征是按以下步骤：1)根据镁基复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力σ、应变ε、应变速率温度T、液相率fL之间的非线性关系，用下式表示：σ=α0·exp(α1T)·ϵ·α2·ϵα3·[1-βfL]α4---(1)]]>式中：σ为应力；ε为应变；为应变速率；T为温度；β为几何参数；fL为液相率；a0，a1，a2，a3，a4为常数；2)将式(1)两边取对数，进行非线形回归转化为线形回归处理，将镁基复合材料触变塑性成形实验数据代进式中后，进行回归系数的计算。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫洪，徐亮，周冰锋，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36