[发明专利]一种面向高速切削加工的复合材料塑性本构建模方法

权利要求书

1.一种面向高速切削加工的复合材料塑性本构建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、基于复合材料自洽模型建立复合材料未发生增强相断裂失效的塑性本构模型；

(1)

(2)

其中，A、n、B、C、m分别是材料的屈服应力、应变硬化指数、应变硬化系数、应变率敏感性系数、热软化系数，T_m、T_r分别是复合材料熔点、参考温度，为参考应变率，为应变率，为塑性应变，是与体积分数相关的多项式函数，为增强相有效体积分数；

步骤二、根据改进的Weibull最弱链模型建立复合材料发生增强相断裂的塑性本构模型；

根据Weibull最弱链模型确定增强相的损伤失效概率

(3)

由于为材料常数，流动应力本身表示为塑性应变的幂函数形式，在剪切状态下增强相的断裂失效服从Weibull概率模型，将公式（3）进一步变换为

(4)

通过公式(5)确定其变形过程中起到有效增强项的体积分数为

(5)

其中，为未损伤前复合材料的初始增强相的体积分数，为有效增强相体积分数，为损伤体分比，失效增强相体积/初始增强相的体积；

结合公式(4)和公式(5)，推导出增强相有效体积分数

(6)

发生增强相断裂的复合材料塑性本构模型为

(7)

步骤三、根据复合材料混合定律，建立不同权重的含增强相损伤断裂和不含增强相损伤断裂的塑性本构模型；

在切削主剪切区的流动应力为上述两个流动应力模型的线性组合，因此基于复合材料混合定律的材料塑性本构；

(8)

根据公式(8)，结合公式(1)、(7)得到如公式(9)所示不同权重的含增强相损伤断裂和不含增强相损伤断裂的复合材料塑性本构模型

(9)

步骤四、基于切削原理建立切削加工工件的热力状态。

2.根据权利要求1所述的一种面向高速切削加工的复合材料塑性本构建模方法，其特征在于：对于步骤三公式(9)中的等效塑性应变ε_p、等效塑性应变率与等效剪切角、前角、切削速度相关，在切削加工过程中，主剪切面上的等效塑性应变ε_p和等效塑性应变率表示

(10)。

3.根据权利要求1所述的一种面向高速切削加工的复合材料塑性本构建模方法，其特征在于：对于公式(9)中的主剪切面上的温度T表示为

(11)

其中，ρ_m、C_p分别是材料密度和比热容，β_T为主剪切面上的塑性变形能转换为热能的比例。