[发明专利]一种金属材料的J-C本构模型建立方法

权利要求书

1.一种金属材料的J-C本构模型建立方法，其特征在于，通过激光冲击强化系统对金属材料进行激光冲击强化实验得到金属材料的特性参数，以及通过拉伸实验得到金属材料的特性曲线，根据特性参数和特性曲线建立金属材料的激光冲击强化有限元模型，通过试错方法最终获得用于高应变率作用下的有限元仿真的金属材料的J-C本构模型，以实现在激光冲击强化、爆炸、爆轰、喷丸强化，具体包括以下步骤：

S1：激光冲击强化实验：设定激光冲击强化实验工艺参数，对金属材料进行单点激光冲击强化实验，通过X射线残余应力测量仪获取激光冲击强化区域的最大残余应力，即实验结果t；

S2：通过拉伸试验仪对金属材料拉伸试样进行室温静态拉伸实验，得到材料室温静态拉伸的工程应力-应变曲线；

S3：根据换算关系将工程应力-应变曲线转换为金属材料塑性真应力-真应变曲线；

S4：利用最小二乘法对金属材料塑性真应力-真应变曲线进行拟合，得到应变硬化函数中的参数A、B和n；

S5：根据激光冲击强化实验建立相应的有限元模型，然后设定有限元模型边界条件和压力载荷，得到应变率函数；

S6：预估应变率函数中的应变率系数C，并将预估应变率系数C和应变硬化函数中的参数A、B和n输入到有限元数值模拟仿真软件中，进行仿真工作，得到仿真的最大残余应力，即仿真结果s；

S7：仿真结果s将与实验结果t对比并计算得到误差e；

S8：判断误差e是否满足误差设定阈值，如果满足，则根据当前应变硬化函数和应变率强化函数得到金属材料的J-C本构模型，反之，重复步骤S6～S8。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料的J-C本构模型建立方法，其特征在于，所述步骤S3，具体为：

根据换算关系将工程应力-应变曲线中的名义应力和名义应变转化为真应力和真应变，数值模拟应用的应力、应变为真应力真应变，实验得到的应力、应变为名义应力和名义应变，表达式如下：

ε_T＝ln(1+ε_nom)

σ_T＝σ_nom(1+ε_nom)

其中，ε_T为真应变，ε_nom为名义应变，σ_T为真应力，σ_nom为名义应力。

3.根据权利要求1所述的一种金属材料的J-C本构模型建立方法，其特征在于，所述应变硬化函数为：

f₁(ε)＝A+Bεⁿ

其中，A为金属材料的初始屈服应力，B为金属材料的硬化模量，n为金属材料的硬化指数，ε为材料的应变率。

4.根据权利要求1所述的一种金属材料的J-C本构模型建立方法，其特征在于，所述应变率强化函数f₂(ε')为：

f₂(ε′)＝1+Clnε′^*

其中，ε'^*表示无量纲应变率，C表示金属材料的应变率系数。

5.根据权利要求1所述的一种金属材料的J-C本构模型建立方法，其特征在于，所述误差e为：

其中，t为实验结果，s为有限元数值模拟仿真结果。

6.根据权利要求3或4所述的一种金属材料的J-C本构模型建立方法，其特征在于，所述S8步骤中，建立金属材料的J-C本构模型，具体为：J-C本构模型为：

σ＝(A+Bεⁿ)(1+Clnε′^*)

其中，σ为应力。