[发明专利]一种钛合金材料应变硬化模型的参数识别方法

权利要求书

1.一种钛合金材料应变硬化模型的参数识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，进行单轴拉伸实验和缺口拉伸实验：分别对单轴拉伸试样、缺口拉伸试样进行拉伸实验，并记录标距段的载荷和位移数据，单轴拉伸试样的工程应力和工程应变分别由公式（1）、（2）计算，通过公式（3）、（4）转换为真实应力和真实应变，由公式（5）计算出等效塑性应变，便于绘制真实应力-塑性应变曲线，

公式（1），

公式（2），

公式（3），

公式（4），

公式（5），

其中，F为载荷，A₀为拉伸前标距段截面面积，L₀为拉伸前标距段长度，L为拉伸后标距段长度，σ_eng为工程应力，ε_eng为工程应变，σ_tr为真实应力，ε_tr为真实应变，ε_pl为塑性应变，E为弹性模量；

步骤2，拟合单轴拉伸实验颈缩前数据，识别模型参数：利用最小二乘法将应变硬化模型与单轴拉伸实验颈缩前数据进行拟合，绘制真实应力-塑性应变曲线，结合方差和判断拟合效果，方差计算如公式（6），确定该应变硬化模型的参数，

公式（6），

其中，R²为方差和，σ_fit为拟合真实应力，为实验真实应力；

步骤3，进行单轴拉伸实验的有限元仿真：将由步骤2中确定的初始参数代入应变硬化模型，得到真实应力-塑性应变数据并输入有限元分析软件ABAQUS进行模拟仿真，输出载荷-位移曲线，根据所述公式（1）、（2）绘制工程应力-应变曲线；

步骤4，计算数值模拟和实验工程应力的误差：根据公式（7）计算并设置误差上限值η，当误差小于上限值则确定该应变模型为最适合的模型，当误差大于上限值，重复步骤2，选择另一应变硬化模型拟合颈缩前的实验数据，或者更改拟合的数据范围，以重新识别模型参数，

公式（7），

其中，Δ₁为数值模拟和实验工程应力的误差，为数值模拟工程应力，为实验工程应力，η为预设的误差上限值，n为参与计算的应力个数；

步骤5，进行单轴拉伸实验和缺口拉伸实验的有限元模拟仿真，确定已识别模型的参数：确定最佳应变硬化模型后，使用相同参数对单轴拉伸试样和缺口拉伸试样进行有限元模拟仿真，所述缺口拉伸试样的真实应力-应变通过载荷-位移曲线判断；

步骤6，计算Δ₁和Δ₂：确定同时适用单轴拉伸试样和缺口拉伸试样的模型参数后，根据公式（7）计算单轴拉伸试样数值模拟和实验工程应力的误差，由公式（8）计算缺口拉伸试样数值模拟和实验载荷的误差，

公式（8），

其中，Δ₂为数值模拟和实验载荷的误差，F^Num为数值模拟载荷，F^Exp为实验载荷，n为参与计算的载荷个数；

步骤7，计算Δ₁+Δ₂：由公式（9）计算单轴拉伸试样和缺口拉伸试样的误差和并设置误差上限值ξ，当误差之和小于该值时，确定此时的模型参数为最终识别结果，当误差之和大于该值时，更新模型参数并重复步骤5，以新参数进行有限元模拟仿真并计算误差，直至满足迭代终止条件，

公式（9），

其中，Δ₁为数值模拟和实验工程应力的误差，Δ₂为数值模拟和实验载荷的误差，ξ为预设的误差上限值。