一种钛合金应力松弛数值及回弹计算方法

摘要

本发明提供了一种钛合金应力松弛数值及回弹计算方法，包括以下步骤：(1)材料试验机上进行钛合金材料热应力松弛试验；(2)绘制钛合金应力松弛曲线，进行曲线特征分析；(3)依据应力松弛的本质是蠕变原理，选择合适的蠕变型本构函数，采用试错法确定钛合金的材料参数；(4)基于有限元软件ABAQUS，将步骤(3)确定的材料参数代入蠕变分析模块，采用静力隐式算法，进行工件蠕变松弛分析；(5)将蠕变松弛数据作为卸载回弹的初始状态，进行工件回弹分析，确定蠕变回弹后的回弹大小。分析结果表明，钛合金经过应力松弛后，零件回弹大大减小，成形精度提高。选择合理松弛时间，就可实现钛合金零件的精确成形。

主权项

一种钛合金应力松弛数值及回弹计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)参照GB/T10120‑1996金属应力松弛试验方法，将钛合金材料制成圆棒形、板材或其他形状试样，在材料试验机上进行钛合金材料应力松弛试验；(2)依据步骤(1)得到的钛合金材料的应力松弛试验数据，借助绘图软件Origin，绘制钛合金应力松弛曲线，曲线横坐标表示时间，纵坐标表示瞬时工程应力；进行曲线特征分析；(3)依据应力松弛的本质是蠕变原理，基于蠕变应变速率与应力的关系：式中，为蠕变应变速率，σ为应力，E为弹性模量，将应力松弛曲线转变成蠕变应变速率与应力的关系曲线；选择合适的蠕变型本构方程，采用试错法拟合确定钛合金的蠕变型本构方程的材料参数；(4)将步骤(3)确定的材料参数，带入步骤(3)选择的本构方程；然后基于有限元软件ABAQUS对分析模型进行建模，将步骤(3)的本构方程参数输入分析模型，采用静力隐式算法，在ABAQUS软件中进行工件蠕变松弛分析计算；(5)分析应力松弛过程中应力变化情况与实际工程的符合程度；接着，基于分析结果，将松弛结束时数据作为卸载回弹的初始状态，采用静力隐式算法，进行工件卸载回弹量的分析；然后，根据回弹量，计算回弹角大小；其中，上述步骤中所述钛合金材料是所有钛合金家族的材料；其中，所述步骤(3)选择的本构方程是时间硬化模型应变硬化模型或双曲正弦型蠕变本构模型上述公式中，ε_c为蠕变应变，为蠕变应变速率，A、B、n为材料常数，ΔH为蠕变激活能，R为气体常数，T为蠕变温度。