一種鎂基復合材料觸變塑性成形本構模型的建立方法
【專利摘要】一種鎂基復合材料觸變塑性成形本構模型的建立方法，其特征是：1)根據鎂基復合材料的觸變塑性成形實驗所得的數據，得到應力σ、應變ε、應變速率溫度T、液相率fL之間的非線性關系，采用以下式子表達:2)本構模型參數的求解，結合觸變塑性成形實驗數據，計算得到本構關系模型中的參數。本發明可以準確的再現觸變塑性成形過程中應力應變變化，為數值模擬提供準確的材料本構模型，獲得的模擬結果精確度高，對于分析鎂基復合材料的觸變塑性成形特性，優化成形工藝參數具有重要的意義。
【專利說明】一種鎂基復合材料觸變塑性成形本構模型的建立方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于金屬基復合材料成形領域。 技術背景
[0002] 材料的本構關系是指材料性能的數學模型，像牛頓粘性定律、胡克定律等屬于力 學方面的本構關系。半固態金屬觸變塑性成形的本構關系，即半固態材料在觸變塑性成形 過程中的真實應力值隨變形溫度、液-固相率、真實應變及應變速率等因素的變化關系。它 是半固態金屬成形過程數值模擬的重要前提，同時對半固態金屬觸變成形技術的開發和應 用也有重要的指導意義。
[0003] 目前，常用的本構關系模型有下面兩種：統計本構關系和唯象本構關系。統計本 構關系則是建立在原子和分子模型描述的微觀機制上，側重于描述變形過程的微觀組織演 變，這種模型有一定的局限性，因為很難精確的描述材料的微觀機制；而唯象本構關系指的 是用數理統計方法或者人工神經網絡所建立的應力、應變和應變速率等可以宏觀測定的物 理量間的關系，其中不涉及到有關原子和分子結構等等微觀機制，雖然這帶有一定的經驗 性，但是卻很實用。所以，唯象本構關系比統計關系相對簡單實用，更利于實際工程上的應 用。
[0004] 從現有技術報道的得知，大量的研究主要集中于基體合金在熱變形溫度和半固態 溫度區間的本構關系的研究。近些年來，發展出了一種利用高能超聲制備顆粒增強復合材 料的方法，因增強體顆粒粒徑小，表面能高，易于團聚，高能超聲振動時產生的聲空化和聲 流效應能夠在極短的時間內同時改善增強體在基體中的潤濕與分散，且對溶體合金無污 染，是一種較為理想的制備金屬基復合材料的方法。然而目前還沒有關于建立金屬基復合 材料觸變塑性成形本構模型的方法的報道。由于觸變塑性成形過程，變形比較大，使用不準 確的本構模型將嚴重影響數值模擬的精度。因此，提出一種鎂基復合材料觸變塑性成形本 構模型的建立方法，對金屬觸變塑性成形技術的開發和應用具有重要的指導意義。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種鎂基復合材料觸變塑性成形本構模型的建立方法，為鎂 基復合材料觸變成形數值模擬提供可靠的依據。
[0006] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的。
[0007] 1)根據鎂基復合材料的觸變塑性成形實驗所得的數據，得到應力〇、應變ε、應 變速率?·、溫度Τ、液相率&之間的非線性關系，用下式表示：
[0008] σ = α0· exp(flf, Τ)·? α： ε α：' [1 - β/] ]?，4 ⑴
[0009] 式中：〇為應力；
[0010] ε為應變；
[0011] ?為應變速率；
[0012] T為溫度；
[0013] β為幾何參數；
[0014] 為液相率；
[0015] a。，a" a2, a3, a4 為常數；
[0016] 2)對所得的本構模型中各參數求解：將式（1)兩邊取對數，進行非線形回歸轉化 為線形回歸處理，將鎂基復合材料觸變塑性成形實驗數據代進式中后，并通過數理統計軟 件進行回歸系數的計算。
[0017] 3)模型驗證：將本構模型計算應力一應變曲線與實驗真實應力一應變曲線結構 進行比較驗證。
[0018] 本發明所述復合材料為高能超聲法制備的鎂基復合材料。
[0019] 本發明建立的一種鎂基復合材料觸變塑性成形的本構模型可以準確的再現觸變 塑性成形過程中應力應變變化，為數值模擬提供準確的材料本構模型，獲得的模擬結果精 確度高，對于分析鎂基復合材料的觸變塑性成形特性，優化成形工藝參數具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明B4C增強Mg-6A1-Zn復合材料實驗真實應力-真實應變曲線與多元 非線性回歸計算（本構方程計算曲線）結果比較。

【具體實施方式】
[0021] 本發明將通過以下實施例作進一步說明。
[0022] 本實施例是通過將超聲法制備的B4C增強Mg-6A1-Zn復合材料在半固態條件下以 不同的應變速率（0.15_ 1，0.55_1，55_1，105_1)、溫度（5221：，5381：，5501：，560°〇、進行觸變 塑性成形實驗，將所得實驗室數據代進式中，并通過數理統計軟件進行回歸系數與統計檢 驗指標的計算。
[0023] 根據B4C增強Mg-6A1-Zn復合材料的觸變塑性成形實驗所得的數據，得到應力〇、 應變ε、應變速率?、溫度Τ、液相率&之間的非線性關系，用下式表示 ：
[0024] σ = α{)· exp(dr, T) · ? Ul ε · [1 - pfL ]i；4 ⑴
[0025] 式中：〇為應力；
[0026] ε為應變；
[0027] i為應變速率；
[0028] T為溫度；
[0029] β為幾何參數；
[0030] fL為液相率；
[0031] aQ, a" a2, a3, a4 為常數；
[0032] 其中fL由Sheil公式計算獲得：

【權利要求】
1. 一種鎂基復合材料觸變塑性成形本構模型的建立方法，其特征是按以下步驟： 1) 根據鎂基復合材料的觸變塑性成形實驗所得的數據，得到應力σ、應變ε、應變速 率?、溫度Τ、液相率&之間的非線性關系，用下式表示 ： σ = α0^χρ(α]Τ)·?°2 ·εα? (1) 式中：σ為應力； ε為應變； ?為應變速率； Τ為溫度； β為幾何參數； 4為液相率； a。，a2, a3, a4 為常數； 2) 將式（1)兩邊取對數，進行非線形回歸轉化為線形回歸處理，將鎂基復合材料觸變 塑性成形實驗數據代進式中后，進行回歸系數的計算。
【文檔編號】G06F19/00GK104156589SQ201410383733
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】閆洪, 徐亮, 周冰鋒 申請人:南昌大學