[发明专利]一种金属材料切削本构模型参数的辨识方法在审

专利信息
申请号: 201710346598.3 申请日: 2017-05-17
公开(公告)号: CN107330137A 公开(公告)日: 2017-11-07
发明(设计)人: 付中涛;陈绪兵;戴耀南;毛金城 申请(专利权)人: 武汉工程大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 宁波市鄞州甬致专利代理事务所(普通合伙)33228 代理人: 李迎春
地址: 430205 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 金属材料 切削 模型 参数 辨识 方法
【权利要求书】:

1.一种金属材料切削本构模型参数的辨识方法,其特征在于:所述方法步骤如下:

(1)、根据金属材料切削过程的流动应力受应变、应变率、温度以及适用范围的影响,采用JC本构模型来描述材料的切削本构模型;

(2)、将金属材料试样进行压缩实验,并采用拟合技术求得金属材料在低应变率下的5个JC本构模型参数:A,B,n,C,m,所述A为屈服强度,B为硬化模量,n为应变硬化指数,C为应变率敏感系数,m为热软化指数;

(3)、将步骤(2)中通过压缩实验辨识得到的本构模型参数作为初始值,同时令A和B为常量,n、c和m为变量,并在给定相同的切削参数条件下,通过切削力解析模型和直角切削实验,再根据剪切角公式和流动应力公式,从而得到切削力、进给力和流动应力,并建立优化目标函数;

(4)、设定流动应力的实验值和预测值之间的误差的标准值,基于遗传优化算法来获取金属材料试样的本构参数最优解;

(5)、在相同的输入条件下,采用仿真软件对在直角切削过程的金属材料试样进行仿真分析,将仿真得出的切削力与切削力解析模型计算得到的切削力进行对比,验证金属材料JC本构模型辨识得到的参数的正确性。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料切削本构模型参数的辨识方法,其特征在于:步骤(1)中描述的JC本构模型的基本形式为:

其中,σ为流动应力(MPa),ε为塑性应变,为塑性应变率(s-1),为参考应变率,T为工件瞬时绝对温度(K),Tr是环境温度(K),Tm是材料熔点温度(K),I、II、III分别表示应变强化项,应变率强化项和热软化项,A,B,n,C,m为五个待求解的本构参数,分别为屈服强度(MPa)、硬化模量(MPa)、应变硬化指数、应变率敏感系数、热软化指数。

3.根据权利要求1所述的一种金属材料切削本构模型参数的辨识方法,其特征在于:步骤(4)中,所述遗传优化算法的方法为:不断地调整金属材料试样的5个本构模型参数:A,B,n,C,m,将每一次调整的参数值都代入到优化目标函数中来获得流动应力的预测值,然后再得到流动应力预测值与流动应力实验值之间的误差值,当计算过程中出现流动应力预测值与流动应力实验值之间的误差值小于或等于步骤(3)中设定的标准值时,此时就终止遗传优化算法迭代,并输出当前对应的本构模型参数:A,B,n,C,m,该确定的模型参数即为最优解。

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