一种测定材料超高应变速率下本构模型参数的方法

摘要

本发明公开了测定材料超高应变速率下本构模型参数的方法，属于材料表征、测试和数值分析技术领域。首先通过拉伸试验和霍普金森压杆试验获得材料在低、高应变速率下的应力应变曲线，以得到的不同应变速率下的应力应变曲线为目标进行本构模型参数的反向优化，获得优化后本构模型参数；然后对材料表面进行激光冲击强化处理，并对材料进行表面轮廓和残余应力测试，在实际激光冲击参数的边界条件下进行激光冲击强化数值模拟，根据X射线衍射应力测定的空间范围，对数值模拟的残余应力值进行空间统计，以实际表面强化区域的形变量和残余应力测试值为目标再次进行本构模型参数的反向优化，获得最终的本构模型参数。本方法通用性强，适用于一般金属材料。

主权项

一种测定材料超高应变速率下本构模型参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据待测材料的基本力学性能参数及现有本构模型参数，给待测材料本构模型参数赋予初始值A₀，对待测材料进行拉伸试验，获得材料在低应变速率下的应力应变曲线；对待测材料进行霍普金森压杆试验，获得材料在高应变速率下的应力应变曲线；2)将待测材料进行拉伸试验得到的应力应变曲线设为优化目标1，将待测材料进行霍普金森压杆试验得到的应力应变曲线设为优化目标2，并根据优化目标1和优化目标2，反向优化出符合低、高应变速率下应力应变曲线的本构模型参数A₁；3)将A₁作为激光冲击强化数值模拟的本构模型参数，并将激光冲击强化试验参数作为数值计算的边界条件，进行相应的激光冲击强化数值模拟，计算得到残余应力空间模拟结果和表面形变模拟结果，并根据X射线衍射应力测定的空间范围，对数值模拟的残余应力值进行空间统计；4)对待测材料进行X射线应力测定试验，得到材料在激光冲击强化后的残余应力值作为优化目标3，对待测材料进行表面形貌测试试验，得到材料在激光冲击强化后的表面形变量作为优化目标4，并将优化目标3和优化目标4作为超高应变速率下的优化目标，对步骤3)所述的激光冲击强化数值模拟计算得到的残余应力空间模拟结果和表面形变模拟结果进行反向优化，最后优化出本构模型的最后参数A₂,即得到材料在超高应变速率下的本构模型参数；步骤2)、4)所述的反向优化是通过对比现有本构模型参数下数值计算结果与实际测量结果，再利用基于最小二乘逼近法的MATLAB反向优化工具对本构模型参数进行反复插值、迭代，直至达到最小二乘算法的停止条件，从而优化出符合实际力学性能的材料本构模型参数。