[发明专利]一种镁基纳米复合材料触变塑性成形本构模型的建立方法

摘要

一种镁基纳米复合材料触变塑性成形本构模型的建立方法，首先根据镁基纳米复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力σ、应变ε、应变速率温度T、液相率fL、增强相纳米颗粒的体积分数fp之间的非线性关系，同时考虑由于纳米颗粒会引起Orowan增强机制对复合材料的屈服强度影响，其本构模型由以下式子表达:结合触变塑性成形实验数据，通过计算得到本构关系模型中的参数。本发明可以准确的再现触变塑性成形过程中应力应变变化，为数值模拟提供准确的材料本构模型，获得的模拟结果精确度高，对于分析镁基纳米复合材料的触变塑性成形特性，优化成形工艺参数具有重要的意义。

主权项

一种镁基纳米复合材料触变塑性成形本构模型的建立方法，其特征是按以下步骤：1)根据镁基纳米复合材料的触变塑性成形实验所得的数据，得到应力σ、应变ε、应变速率温度T、液相率fL、增强相纳米颗粒的体积分数fp之间的非线性关系式：σ∝exp(a+bfp+cfp2+d/T)·ϵn·ϵ·m·[1-βfL]a1·[1+(αϵ·)mfp]a2]]>式中：σ为应力；ε为应变；为应变速率；T为温度；fL为液相率；fp为增强相纳米颗粒的体积分数；a,b,c,d,a1和a2为常数项；n为应变硬化指数；m为应变速率敏感指数；β为几何参数；α为修正系数；2)在上述关系式基础上，考虑由纳米颗粒引起Orowan增强机制对复合材料屈服强度的影响，因此，镁基纳米复合材料触变成形本构模型表达为：σ=exp(a+bfp+cfp2+d/T)·ϵn·ϵ·m·[1-βfL]a1·[1+(αϵ·)mfp]a2[1+fOrowan]a3---(1)]]>式中：a3为常数；fOroan为Orowan增强机制相关的增强因子，表示为：fOrowan=2Gmbσs(π/6fp)1/3dp---(2)]]>式中：b为柏松矢量；dp为增强相纳米颗粒直径；Gm为剪切模量；σS为基体材料的屈服强度；fp为增强相纳米颗粒体积分数；式(2)可简化为：fOrowan=λfp13dp-1---(3)]]>式中：λ为材料系数；fp为增强相纳米颗粒体积分数；dp为增强纳米颗粒直径；3)由此可得镁基纳米复合材料触变塑性成形本构模型：σ=exp(a+bfp+cfp2+d/T)·ϵn·ϵ·m·[1-βfL]a1·[1+(αϵ·)mfp]a2[1+λfp1/3]a3---(4)]]>4)将式(4)两边取对数，进行非线形回归转化为线形回归处理，将镁基纳米复合材料在半固态下的触变塑性成形实验数据代进式中后，并对其修正系数α值进行不断修正，以使得中的m值与中的m一致。