[发明专利]基于正交铣削实验的金属材料J-C本构方程获取方法

说明书

本发明提供了一种基于正交铣削实验的金属材料J‑C本构方程获取方法，对待测金属材料制成的工件进行侧刃正交铣削或底刃正交铣削，获取所述多个不同的铣削参数对应的加工历程中预设时刻的进给力F_f、背向力F_t以及剪切角φ_c，再基于所述多个不同的铣削参数对应的进给力F_f、背向力F_t和剪切角φ_c，获取所述待测金属材料的J‑C本构方程，通过构建特定的正交铣削实验，切削过程中力学模型稳定简单，使得进给力F_f、背向力F_t以及剪切角φ_c更加容易获得，进而使得待测金属材料的J‑C本构方程更加容易获得。

技术领域

本发明实施例涉及切削加工和材料性能测试技术领域，更具体地，涉及一种基于正交铣削实验的金属材料J-C本构方程获取方法。

背景技术

材料的J-C本构方程是描述材料在大变形、高应变率、高温下的材料流变行为的物理方程，J-C本构方程特别适用于金属材料在大变形、高应变率、高温条件下的流变行为。J-C本构方程形式简单，参数少，工程应用极为广泛，其表达式如下：

其中，σ_flow为Mises(米泽斯)流动应力，ε_eff为有效塑性应变，为无量纲的等效塑性应变率，T^*是一致温度。A、B、n、C、m是五个与材料有关的常数。上式第一个括号给的是在T^*＝0时，应力与应变的关系；第二个、第三个括号里给出的是应变率与温度对流动应力的影响，即σ_flow是ε_eff、T^*的函数。

目前，金属材料的J-C本构方程主要是通过对金属材料进行准静态的拉伸(扭转)实验和动态的霍普金斯压杆实验获得。但这种大量的材料力学实验实施起来费时费力，而且其获得的是金属材料在较低应变率和温度下的J-C本构方程，无法应用于大应变、高应变率以及高温下的金属材料流变行为研究。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于正交铣削实验的金属材料J-C本构方程获取方法。

本发明实施例提供了一种基于正交铣削实验的金属材料J-C本构方程获取方法，所述方法包括：

S1，选取多个不同的铣削参数，分别采用盘铣刀对由待测金属材料制成的工件进行侧刃正交铣削或底刃正交铣削，获取所述多个不同的铣削参数对应的加工历程中预设时刻的进给力F_f、背向力F_t以及剪切角φ_c；

其中，所述盘铣刀刀片的轴向前角α_p为0°，所述盘铣刀刀片的径向前角α_f为0°；当进行侧刃正交铣削时，所述工件的待铣削面为圆弧面，且所述圆弧面的中心轴与所述盘铣刀的旋转轴重合，当进行底刃正交铣削时，所述工件的待铣削面为扇环形，且所述扇环形的圆心位于所述盘铣刀的旋转轴上；

S2，基于所述多个不同的铣削参数对应的进给力F_f、背向力F_t和剪切角φ_c，获取所述待测金属材料的J-C本构方程。

其中，当对所述待测工件进行侧刃正交铣削时，步骤S1中，所述进给力F_f、背向力F_t通过以下公式获得：

所述剪切角φ_c通过以下公式获得：