[发明专利]用于仿真分析的材料曲线处理方法

说明书

本发明提供一种用于仿真分析的材料曲线处理方法，包括以下步骤：S1、获取材料塑性阶段的真实应力—真实应变曲线；S2、通过swift本构方程和Hockett‑Sherby本构方程分别拟合材料外推曲线；S3、将swift曲线和Hockett‑Sherby曲线进行加权整合并确定权重系数，获得swift‑Hockett‑Sherby曲线；S4、将材料任意级差的应变输入swift‑Hockett‑Sherby曲线获得对应的应力，得到用于仿真的材料应力—应变曲线。本发明有效解决了材料曲线在拉伸过程颈缩后的应力—应变曲线不准确的问题，本发明相对于现有技术具有操作方法简单、参数获取容易等优点，同时曲线精度得到了极大提高，并可应用于任意各向同性材料的曲线数据处理。

技术领域

本发明涉及汽车设计工程领域，具体提供一种用于仿真分析的材料曲线处理方法。

背景技术

随着当代计算机计算能力的不断发展和进步，以数值分析和高性能计算为基础的CAE仿真分析技术在汽车设计工程领域有着越来越重要的作用。相对于传统的整车及零部件产品开发流程，CAE仿真能够在一定程度上替代实验，CAE仿真缩短了产品开发周期，并极大地节约产品开发成本。

材料曲线是CAE仿真分析的重要输入内容，材料曲线与实际材料的性能是否高度吻合直接影响CAE仿真分析结果的准确程度。材料曲线一般通过材料拉伸实验获得，但由于拉伸样件在变形后期会出现颈缩现象，即材料拉伸时，发生的局部截面缩减现象，使得该部分的应力—应变曲线不再准确，因此需要对颈缩后的应力—应变曲线进行处理，目前主要的处理方法有以下两种：

(1)使用经验性公式(如Bridgman公式)进行修正；

(2)利用硬化模型对颈缩前的数据进行拟合和外推。

但现有两种处理方法均存在较大缺点，(1)使用经验性公式(如Bridgman公式)进行修正，该方法需要输入颈缩处的实时曲率和截面面积等参数，但这些参数难以获取，因此实际操作难度较大；(2)利用硬化模型对颈缩前的数据进行拟合和外推，由于硬化模型对不同的材料适用度不同，因此该方法的精准程度高度依赖于工程师经验水平，且精度难以保证。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种用于仿真分析的材料曲线处理方法，首先获取真实应力σ_truep—真实应变ε_truep曲线，基于Swift本构方程和Hockett-Sherby本构方程进行材料颈缩后部分的曲线外推，再通过仿真方法对权重系数进行标定，解决了材料曲线在拉伸过程中颈缩后应力—应变曲线不准确的问题。

本发明提供的用于仿真分析的材料曲线处理方法，包括以下步骤：

S1、获取材料塑性阶段的真实应力σ_truep—真实应变ε_truep曲线；

S2、基于塑性阶段的真实应力σ_truep—真实应变ε_truep曲线，通过swift本构方程和Hockett-Sherby本构方程分别拟合材料外推曲线，即swift曲线和Hockett-Sherby曲线；

S3、将swift曲线和Hockett-Sherby曲线进行加权整合并确定权重系数，获得swift-Hockett-Sherby曲线；

S4、将材料任意级差的应变输入swift-Hockett-Sherby曲线获得对应的应力，得到用于仿真的材料应力—应变曲线。

优选的，塑性阶段的真实应力σ_truep—真实应变ε_truep曲线的获取过程如下：

S11、通过材料拉伸实验机，获得拉伸实验的工程应力σ_eng—工程应变ε_eng曲线及屈服强度；