基于修正Johnson-Cook本构模型的BFe10-1.6-1白铜合金高温流变行为

为了研究BFe10-1.6-1白铜合金的高温流变行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度分别为1023、1073、1123、1173、1123和1273 K,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)的条件下对BFe10-1.6-1白铜合金进行了热压缩试验,建立了BFe10-1.6-1铜合金的Johnson-Cook本构模型。利用试验应力-应变数据建立了Johnson-Cook本构方程和修正Johnson-Cook本构方程。将所建立的方程预测的流变应力与试验数据进行了对比。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)验证了修正Johnson-Cook本构方程的准确性。R和e_(AARE)值分别为0.985和6.57%。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型能够精确预测大多数变形条件下的流变应力。BFe10-1.6-1白铜合金的主要高温软化机制为动态回复。

高强2A12铝合金修正Johnson-Cook本构模型

为了研究2A12铝合金在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特征及其本构模型,首先对该铝合金开展了不同应变率(10^(-4)~10^(-1)s^(-1))和不同温度(300~400 K)下的准静态拉伸实验研究。然后,利用实验数据对经典Johnson-Cook(J-C)模型参数进行标定,并对模型加以验证。最后,基于经典J-C模型预测准确性不高的现象,建立了修正J-C本构模型,并利用450 K下的实验数据进行了模型验证。结果表明:2A12铝合金的应变率强化效应不显著,而温度软化效应较为显著。随着温度升高,准静态屈服强度显著下降,300 K下准静态屈服强度可达432 MPa,而400 K下准静态屈服强度为270 MPa。修正J-C本构模型预测与实验数据吻合更好,表明本文建立的修正J-C本构模型及参数能够更好地描述2A12铝合金在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特性。

基于修正Johnson-Cook本构模型的奥氏体不锈钢高温流变行为

文章研究了修正的Johnson-Cook(m-JC)本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用不同温度、应变和应变速率等温热压缩试验的试验真应力-应变数据来计算本构模型的材料常数,建立了关于304奥氏体不锈钢的m-JC本构模型。通过比较预测结果的相关系数、平均相对误差以及均方差,评估了模型的适用性。结果表明,修正的JC模型预测结果和试验结果之间的平均相对误差绝对值为6.77%,相关系数为0.987,均方差为11.2 MPa,m-JC本构模型可以较为准确的描述304奥氏体不锈钢的流变行为。

基于修正Johnson-Cook模型的C5191-H磷青铜高速冲裁本构关系

针对高速冲裁过程中材料的应变硬化、应变速率强化、热软化效应数据难以获取,无法建立物理仿真动态模型的问题,利用Gleeble-3500热模拟试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对C5191-H磷青铜分别进行应变速率为1、500、1000和1500 s-1、温度为20~400℃的拉伸试验,利用试验数据拟合并修正了经典的Johnson-Cook动态方程,并在高速冲裁数值模拟中验证了修正后的本构方程的有效性。结果表明:C5191-H磷青铜拉伸变形时呈现出明显的应变硬化和应变速率敏感性;利用试验数据拟合并修正应变强化项的Johnson-Cook动态本构模型,此模型具有较高的大应变、高速率、热效应本构关系描述精度,并能较好地描述该材料的高速冲裁物理仿真过程。

基于修正Johnson-Cook本构模型的2209双相不锈钢高温流变行为

利用Gleeble-3800热模拟实验机,对2209双相不锈钢进行了单向热压缩实验,应变速率为0.01~10 s^(-1),变形温度为950~1150℃。研究了2209双相不锈钢的高温流变行为,分析了应变速率和变形温度对双相不锈钢两相关系的影响,并对2209双相不锈钢在宽应变速率和宽变形温度下的Johnson-Cook本构模型进行了修正。结果表明:变形温度与应变速率对2209双相不锈钢的流动应力有显著影响,修正后的Johnson-Cook本构模型能较为精确地预测其高温流变行为,预测值与实验值的相关度为0.99817,平均相对误差为4.026%。

基于修正Johnson-Cook模型的钛合金热黏塑性动态本构关系及有限元模拟

为了准确描述钛合金在高应变率、高温载荷下的热粘塑性本构行为,以及因材料内部出现绝热剪切带而导致材料流变应力减小的定量关系,构造功热转换系数β与应变率?(5)之间的函数关系,提出一种基于修正Johnson-Cook模型的钛合金热粘塑性动态本构关系,并通过以最小二乘法为目标函数的局部搜索优化算法,对基于实验数据的本构参数进行快速优化识别。最后利用应力补偿更新算法,通过显式用户子程序VUMAT将热黏塑性本构模型嵌入ABAQUS软件中,得到Ti-6Al-4V钛合金在不同应变率、温度条件下的单轴动态应力-应变曲线。数值模拟结果与实验数据吻合良好,表明该修正模型能准确描述钛合金高应变率下的热黏塑性变形,可适用于各种应变率下钛合金本构行为的描述。

Cu-Sn合金的高温修正非线性回归本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机进行了Cu-Sn合金在变形温度823~973 K、应变速率0.001~10 s^(-1)、真应变0.3、0.6和0.9下的高温压缩实验。基于实验结果,构建了Cu-Sn合金的修正非线性回归本构模型,并利用平均绝对相对误差eAAER证实模型的准确性。结果表明,随变形温度的升高和应变速率的降低,Cu-Sn合金的流变应力降低;应变速率为0.01~10 s^(-1)时流变应力呈现出峰值特征,峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;应变速率为10 s^(-1)的试样在变形后期由于开裂而导致流变应力急剧下降;建立的修正非线性回归本构模型的eAAER为9.98%,表明模型能够准确地预测Cu-Sn合金的流变应力,具备较好的适用性。

45钢冷滚打成形Johnson-Cook本构模型参数标定及修正方法

冷滚打成形技术是在金属材料冷态下,使用具有一定形状的滚打轮不断击打工件表面,迫使金属局部产生塑性变形并逐渐累积的一种增量冷塑性成形方法。为了建立更为精准可靠的冷滚打成形的有限元模型,本文分析了冷滚打成形原理及其成形特点,采用下山单纯形法建立了以材料J-C本构模型参数为对象的多元函数修正方法,并以45钢为例,结合冷滚打实验和有限元仿真,修正了通过分离式Hopkinson压杆实验测定的J-C本构模型中的4个参数。结果表明相比于修正前,采用修正后的J-C本构模型参数得到的仿真结果能够准确描述不同加工参数下的冷滚打成形力,与实验结果的最大误差为9.8%。

基于修正Johnson-Cook模型和再结晶模型的A356铝合金高温流变行为

为研究A356铝合金的高温流变行为和组织演变,构建能准确描述其高温流变行为的本构模型,在变形温度分别为450、475、500和525℃,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)条件下对A356铝合金进行热压缩实验。结果表明,A356铝合金高温流变应力曲线表现出典型的动态回复和动态再结晶特征;随变形温度的升高和应变速率的增加,α-Al变形程度先增加后减弱。利用修正Johnson-Cook本构模型和再结晶模型建立了可以准确描述A356铝合金高温流变行为的分段模型,并引入相关系数R和平均相对误差AARE对模型的准确性进行了分析,验证了模型的可行性。

基于修正Mohr-Coulomb准则的弹塑性本构模型及其数值实施

针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性,建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型;系统地论述隐式本构积分算法的主要内容,推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序,对单轴拉伸试验和三轴压缩试验进行数值模拟,对比分析ABAQUS自带模型和自编模型的优劣,结果表明编写的修正Mohr-Coulomb模型能够有效地反映岩土介质的抗拉性能,弥补了ABAQUS自带模型的不足。

一种调质50SiMnVB钢Johnson-Cook本构模型的建立

研究正火、正火+淬火+中/低温回火、调质处理的50SiMnVB钢的硬度及微观组织,发现50SiMnVB钢通过860℃×120 min(油冷)淬火+600℃×60 min(水冷)回火这种调质工艺处理后,具有较好的综合力学性能。利用电子万能材料试验机和SHPB实验装置对这种调质工艺处理后的50SiMnVB钢常温下的准静态和动态力学特性进行了测试,得出材料在不同应变率下的应力-应变曲线;采用参数识别法和最小二乘法建立了调制50SiMnVB钢较宽应变率下的Johnson-Cook本构模型,和实验结果吻合较好。

Ti-55531合金修正的Johnson-Cook本构模型的建立

对Ti-55531合金进行热压缩试验,分析该合金的高温流变行为并建立修正的Johnson-Cook本构模型,并用该模型进行了应力值预测。结果表明,该模型具有较高的预测精度。

7A52铝合金Johnson-Cook本构模型的有限元模拟

为探究7A52铝合金的流动应力变化规律,在材料拉伸试验数据基础上,建立Johnson-Cook本构模型。利用有限元软件AQAQUS,模拟7A52铝合金在温度为25~400℃、应变率为0.1~10 000 s^(-1)的准静态和动态拉伸试验。结果表明:温度和应变率都会影响7A52铝合金的流动应力,但对温度的敏感性较大,对应变率敏感性较小;流动应力随着温度的升高而减小;流动应力随着应变率的增加而增大,尤其在应变率高于1 000 s^(-1)时影响更加明显。所建有限元模型结果与试验结果吻合较好,证明该Johnson-Cook本构模型能够在一定温度和应变率范围内预测7A52铝合金的流动应力。

岩石损伤软化的修正本构模型

利用服从Weibull分布的岩石微元强度表示方法,基于Drucker-Prager破坏准则,通过引入损伤变量的修正系数,利用应力-应变关系曲线峰值点处的应力、应变确定Weibull分布参数的关系式,建立不同围压下的损伤软化本构模型。该模型参数较少且易于确定,其参数的确定方法揭示了模型参数的物理意义。与前人的研究成果进行对比分析,结果表明该模型比未修正前有着明显的优越性,且与实测结果吻合较好,分析结果显示出该模型的合理性。

基于修正JC模型的船用Q345B钢动态本构研究

为得到一种适用于船用钢动态本构模型的一般形式及其构造方法,对船用Q345B钢进行了静态拉伸及SHPB(Hopkinson压杆)试验,获得了应变率在0.0002~1680 s-1范围内材料的应力-应变曲线.基于实验数据特征及Johnson-Cook材料本构模型构造思想,提出了适用于Q345B钢动态本构模型的一般形式.采用Matlab编程,获得了Q345B钢的新动态本构模型方程及参数.结果表明:文中提出的本构模型方程与材料实验更加吻合,从低应变率到高应变率均具有良好适应性,且其构造方法也具有通用性.

基于修正Drucker-Prager Cap模型的金属粉末成形本构模型参数确定方法

针对修正Drucker-Prager Cap模型参数复杂且难准确获取的问题,提出一种采用相对简单实验操作结合联合仿真反演优化确定模型参数的方法,用于金属粉末成形的数值模拟。首先通过实验分析与理论推导,确定重点反演优化参数,即偏心距参数R;采用联合仿真反演优化方法,借助ABAQUS有限元及二次开发平台与MATLAB优化算法,对参数R进行反演计算,进而完成相关硬化参数的确定;以金属粉末Distaloy AE为例,讨论参数R不同函数表达形式的反演结果对粉末压制成形过程数值模拟的影响。研究结果表明,偏心距参数R2及其关联的硬化参数比R1在压制力、脱模力、相对密度和残余应力数值模拟方面具有更高的准确性。

基于材料参数修正的6013铝合金热变形本构模型优化

为建立精确描述材料变形时热力学参数间重要关系的数学模型,采用Gleeble-3500热模拟机测试研究6013铝合金在温度为340~500℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)范围内的平面应变热压缩变形行为,讨论材料参数对幂函数(PF)和双曲正弦函数(HS)本构模型(CM)精度的影响,对比分析优化后两类本构模型各自的优势。结果表明:温度系数(b)的修正对反求参数(a)的优化效果显著,将直接影响PFCM的预测精度;通过指数函数替换多项式对HSCM参数进行修正,可在保证预测精度的同时大幅减少计算工作量;PFCM在ε≥0.01 s^(-1)时的预测精度较高,平均相对误差仅为5.209%;HSCM在ε≤0.01 s^(-1)时的预测精度较高,平均相对误差仅为5.226%。

DP工艺Inconel 718合金高温流变曲线修正及应变本构模型

采用等温热压缩实验研究DP工艺Inconel 718合金在变形温度为900~1060℃,应变速率为0.001~0.5 s^(-1)条件下的高温流变行为,分析摩擦因数和绝热温升对真应力-真应变曲线的影响,并对摩擦引起的流变应力误差进行了修正,建立了基于应变量的应变本构模型。结果表明:随着应变速率的增大和变形温度的降低,摩擦因数的影响趋于明显,变形激活能和材料常数是应变量的函数。对引入应变量参数建立的用于预测工艺处理的Inconel718合金不同变形量时的流变应力本构模型进行误差分析,其实验值与预测值的相关性系数为0.998,平均相对误差绝对值为3.87%,能够用于准确预测不同变形量时合金的流变应力值。

铸态40CrNiMo合金钢Johnson-Cook本构模型及对比分析

以铸锻联合成形工艺为研究背景,采用金属模真空铸造方式获得了铸态40CrNiMo合金钢,利用Gleeble-3800热模拟试验机对其进行等温压缩实验,变形温度800~1100℃、应变速率0.001~10 s^(-1)。根据实验数据绘制铸态40CrNiMo合金钢的真实应力-应变曲线,发现在低变形温度或高应变速率变形条件下,真实应力-应变曲线呈典型的动态回复型,随着成形温度的升高或应变速率的降低,真实应力-应变曲线逐渐向动态再结晶型转变。构建了铸态40CrNiMo合金钢的Johnson-Cook本构模型,对应变速率敏感参数进行了修正,发现该模型在低变形温度、高应变速率的适用性较好。在适用条件下构建了铸态40CrNiMo合金钢的Johnson-Cook本构模型,并与Arrhenius本构模型进行对比分析。结果表明,整体上Johnson-Cook本构模型的预测精度高于Arrhenius本构模型的,但在变形温度900℃、应变速率10 s^(-1)的条件下,Arrhenius本构模型的预测精度略高于Johnson-Cook本构模型的。

基于D-P损伤本构模型的修正优化

目前,基于D-P(Drucker-Prager)准则的岩石损伤本构模型在研究岩石损伤本构领域已经占据主导地位,其优越性日渐突出。主要以D-P准则的岩石损伤本构方程为基础进行分析,发现其在某些地方存在很大误差。在问题分析的众多因素中,发现泊松比是造成误差极其重要的因素。根据实验数据结果分析,发现岩石类材料的泊松比是一个不稳定值。由于泊松比用于D-P准则的损伤本构方程的全程,首次提出了类泊松比μ*(quasi-poisson’ratio)的概念,导出类泊松比的计算公式,并引入D-P准则的岩石损伤本构模型进行验证,证明在岩石中引入类泊松比的损伤本构模型更加符合实际。修正后的新模型对于软件数值分析和应用有新的突破,类泊松比概念的提出也将引起岩石力学在众多方面的改进,对岩石力学的发展有重要意义。