反求材料JC本构方程系数方法的改进

基于材料切削过程的有限元仿真结果和切削实验数据,提出一种采用多元函数的下山单纯形法来修正材料的本构方程系数的改进方法。该方法充分考虑材料Johnson-Cook(JC)本构方程系数的物理意义,将修正系数数目从5个(A、B、n、C、m)降低为2个(C、m),从而减少了修正过程中40%的有限元仿真工作量。将改进方法获得的45钢JC本构方程系数代入Advant Edge软件,预测出的主切削力Fc和切削推力Ft的平均相对误差分别为13.82%和10.04%,与原方法产生的误差基本相当,从而验证了所提方法的有效性和可行性。

AZ31B镁合金的本构方程建立及切削性能分析

基于Oxley提出的金属切削理论,通过外圆直角车削试验,利用Matlab软件进行数值迭代,逆向确认AZ31B镁合金Johnson-Cook(JC)本构方程的相关参数。将得到的JC模型参数利用自定义的方法导入到Advant-Edge分析软件中,通过比较试验和相同条件下模拟得到的切削力,最终确定本构参数,来描述加工材料的流动应力特性,优化镁合金切削加工中刀具的几何参数。

B250P1低合金钢的动态力学行为及其本构模型

对B250P1低合金钢板在室温条件下进行了准静态和动态拉伸试验,应变率范围为0.003～600s-1,研究了应变率对该低合金钢动态力学行为的影响,并建立了其本构模型。结果表明：B250P1低合金钢的屈服强度、抗拉强度和流变应力均随着应变率的增加而增大,具有明显的应变率效应;基于JC本构方程给出了B250P1低合金钢本构模型参数的确定方法,经过两次修正,使误差精度提高接近40%,最大误差不超过8%,并且扩大了应变率的适用范围;修正后的JC本构方程可以很好地预测不同应变率下B250P1低合金钢的流变应力,更好地满足工程开发应用的需要。

HC260LAD+Z钢动态力学性能及其本构模型研究

采用静态、动态拉伸实验机器对HC260LAD+Z低合金高强钢材料进行静态、动态高速拉伸试验,对其不同应变率下的动态力学性能进行研究,针对屈服强度、流动应力进行研究。经分析,应变率的提高对HC260LAD+Z材料的屈服强度、流动应力等均有相应趋势的影响。在100/s应变率以前特定应变点对应的真应力增长幅度较大,100/s应变率以后增长趋势变缓,流动应力曲线也呈现相同趋势。另外,基于JC本构方程拟合了HC260LAD+Z低合金高强钢本构模型参数,发现拟合曲线与实验曲线差别较大。提出了一种经过修正的JC本构方程,通过拟合D值指数函数参数,使得修正后的JC本构方程拟合精度得到了提升。经验证,修正后的JC本构拟合曲线与实验曲线趋势一致,屈服点与饱和应力值均相差不大,能够满足工程开发需要。

基于神经网络预测钨合金冲击载荷下的流动应力

为建立能有效预测流动应力的神经网络结构,使用霍普金森压杆设备对钨合金圆柱试样进行不同载荷下的冲击实验,获取应变率为2200、3100、4000、4500、5300 s^(-1)及初始温度为25、300、500℃等共15种工况下的应力应变曲线。使用其中12组工况下的数据,以应变、应变率、初始温度作为输入量,流动应力作为输出量,在MATLAB中设计并测试具有不同结构的神经网络的预测能力,其中以Tansig函数作为激活函数的3-6-6-1网络结构具有最好的预测能力。借助统计学参数衡量JC本构方程和所建立神经网络的预测能力,与JC本构方程相比,所建立网络的预测能力更强,其与实验数据平均绝对相对误差仅为0.4209%。此外,通过对剩余3种工况下流动应力的预测证明了网络具有良好的泛化能力。