[发明专利]预测微粒冲击金属件残余应力和马氏体相变的有限元方法

摘要

本发明公开了一种预测微粒高速冲击下金属构件残余应力和马氏体相变的有限元方法，包括以下步骤：(1)建立微粒冲击金属构件的有限元模型；(2)建立综合考虑了塑性应变强化和马氏体相变强化的率相关弹塑性本构模型；(3)编写ABAQUS‑VUMAT用户动态材料子程序，运用应力补偿更新算法实现提出的率相关弹塑性本构模型；(4)将子程序嵌入到ABAQUS中，对微粒流冲击金属构件的过程进行计算，进一步获得金属构件内部的残余应力以及马氏体相的百分比含量。本发明可以用于任意数量的微粒对任意结构形式的金属构件进行冲击的残余应力和马氏体相变预测。

主权项

1.一种预测微粒冲击金属件残余应力和马氏体相变的有限元方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立微粒冲击金属构件的有限元模型；(2)建立综合考虑了塑性应变强化和马氏体相变强化的率相关弹塑性本构模型；所述步骤(2)具体包括下述步骤：步骤(2.1)建立金属材料的本构关系：Δσ＝D：Δa^e其中，Δσ为应力增量张量，D为弹性模量张量，Δa^e为弹性应变增量张量；步骤(2.2)建立塑性模型，具体建立方式为：考虑塑性应变强化和马氏体相变强化的流动准则为：其中，f为屈服方程；σ^e为Mises等效应力；所述K和分别为各向同性强化应力和等效塑性应变；所述σ₁₁，σ₂₂，σ₃₃，σ₁₂，σ₁₃和σ₃₁为六个方向的应力分量；各向同性强化应力：k_w＝h_wwⁿ其中，k_ε为塑性应变强化应力，k_w为马氏体相变强化应力，C为材料参数，为应变率，为参考应变率，σ₀为初始屈服应力，h_ε为应变强化系数，a为材料参数，h_w为相变强化模量，n为强化指数，w为马氏体的百分比含量，其增量方程由Santacreu模型给出：其中，w_max为马氏体相的最大含量，D₀，D₁和m为材料参数，为应力三轴度；(3)编写ABAQUS‑VUMAT用户动态材料子程序，运用应力补偿更新算法实现提出的率相关弹塑性本构模型；(4)将子程序嵌入到ABAQUS中，对微粒流冲击金属构件的过程进行计算，进一步获得金属构件内部的残余应力以及马氏体相的百分比含量。