[发明专利]一种统一流变应力模型及计算方法

说明书

本发明涉及一种统一流变应力模型及计算方法，通过单道次等温压缩热力模拟实验获得材料在不同温度和应变速率下的流变应力曲线；将曲线分为两类：未发生动态再结晶型曲线，该过程材料只发生加工硬化和回复软化；发生动态再结晶型，此时流变应力会出现峰值，并能够确定出发生动态再结晶的临界点，在该点之后继续变形即发生动态再结晶；获得加工硬化率θ与其对应的应力σ之间的关系曲线；建立变形温度、应变速率与特征点参数的关系，先找出特征点对应的应力和应变与参数Z的关系；采用数据分析软件进行回归分析，即可得到相应的流变应力模型。优点是：简单易行，能够快速地计算出流变应力。

技术领域

本发明属于材料热加工领域，涉及一种统一流变应力模型及计算方法。

背景技术

在材料热成形过程中，流变应力作为变形温度、变形量和应变速率的函数，是压力加工工艺及设备的力、能量参数设计的重要参数之一。

轧钢生产在过去依赖经验进行操作，到近年来发展到生产流程的半自动化以及依靠计算机自动控制，流变应力模型作为加工过程中精确塑性成形控制的最基本数学模型，已成为从事轧钢技术工作者技术创新的必要工具，同时也是进行大规模高速连续化生产的保证。

因此，建立材料流变应力模型对于顺利实现轧制过程的计算机模拟以及精确控制，优化热轧工艺过程，改善产品的质量等方面都具有重要作用。

目前，轧制力预测普遍采用物理模拟实验手段，获得材料在不同变形条件下的流变应力曲线，基于曲线分析，得到材料在不同变形条件下的参量，进而基于经验模型建立起各个参量的关系，最终得到流变应力模型。

申请号为201210233146.1的专利一种用于轧机设计的材料变形抗力统一模型的构造方法，提出了一种轧机设计过程具有外推稳定性的材料变形抗力统一模型，该模型将材料的变形抗力表述为变形温度，应变速率以及变形量的非线性关系，从而得到材料变形抗力的统一模型。申请号为201310157302.5的专利一种板坯轧制过程中变形抗力的预测方法，将变形抗力分解为四个独立的参量，即基于参考屈服应力、变形温度影响系数、变形速率影响系数和变形程度影响系数这四个参量对变形抗力的影响关系，得到描述变形抗力的通用公式，以获得具有较高精度的结果。两者共同点在于所得的变形抗力模型都具有非线性特点，不同之处在于前者考虑了参数之间的交互作用，而后者将各个参量分立开来考虑。然而，两者都没有考虑材料在热加工过程中经历的组织变化阶段，且材料内部组织的变化对其变形抗力会产生直接影响，这必然会造成计算结果的偏差。申请号为201610802819.9的专利一种构建材料变形抗力模型的方法，考虑了材料再热加工过程中经历的组织变化，将模型进行了分段处理，但分段的模型不一致，建立和求解都有一定难度。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种统一流变应力模型及计算方法，该模型采用统一的形式表示材料在热加工过程中流变应力和应变关系，同时考虑了材料在热加工过程中发生的加工硬化、回复、动态再结晶等一系列变化对流变应力的影响，简化了流变应力模型结构及其计算。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种统一流变应力模型，包括：

确定统一流变应力模型为：

式(1)中，σ、ε分别为材料变形过程中的流变应力和应变；σ_T为特征应力；ε_T为特征应变；a_T，b_T，c_T，d_T为待定常数；

模型按照是否发生动态再结晶进行分类：一类为未发生动态再结晶情况；另一类为发生动态再结晶情况；

对于整个变形过程中未发生动态再结晶情况，模型表示为：