[发明专利]一种介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法

权利要求书

1.一种介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据多相钢真实的微观组织构建二维等效体积单元；

基于位错应变硬化理论，建立二维等效体积单元中各相的应力与应变之间关系的本构模型，其中所述二维等效体积单元中各相均为各项同性的弹塑性模型；

建立多相钢的二维等效体积单元的有限元模型，设置边界条件和拉伸位移，开展介观尺度下的有限元模拟，获得多相钢的力学性能。

2.根据权利要求1所述的介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，二维等效体积单元中的相包括马氏体、铁素体和贝氏体。

3.根据权利要求2所述的介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，其中构建二维等效体积单元包括以下步骤：

在多相钢纵截面上取样，经过研磨抛光，用侵蚀剂进行腐蚀，通过金相显微镜拍摄微观组织照片，并将照片打印在纸上；

将打印好的照片放在两张透明的纸之间，用黑色和灰色的彩笔分别将马氏体和贝氏体涂色，铁素体未涂色，随后将涂过色的纸张扫描，并将扫描图片存为tiff格式；

将扫描图片导入图像处理软件OOF2，分别对马氏体、铁素体和贝氏体三相所对应的像素点建立集合，并将马氏体、铁素体和贝氏体三相的材料属性分别赋予各集合，设置等效体积单元范围并划分网格，生成有限元分析的起始输入文件。

4.根据权利要求3所述的介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，所述侵蚀剂为Lepera，所述二维等效体积单元范围为24 x 24微米，划分网格大小为0.2微米。

5.根据权利要求4所述的介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，马氏体、铁素体和贝氏体的本构模型均为各项同性的J2模型，其中弹性模量为210GPa，泊松比为0.3。

6.根据权利要求2所述的介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，基于位错应变硬化理论构建如下的马氏体、贝氏体和铁素体三相的应力与应变之间关系：

其中σ为流变应力，即von Mises等效塑性应力；

σ₀为Peierls应力，取决于多相钢的化学成分及质量百分数，计算公式如下：

σ₀(MPa)＝77+80×(％Mn)+750×(％P)+60×(％Si)+80×(％Cu)+45×(％Ni)+60×(％Cr)+11×(％Mo)+5000×(％Nss)；

Δσ为碳原子的固溶强化贡献，包括马氏体Δσ_m，铁素体Δσ_f和贝氏体Δσ_b的贡献，其中Δσ_m、Δσ_f、Δσ_b计算公式分别如下：

Δσ_m＝3065(％C_m)-161

Δσ_f＝5000(％C_f)

Δσ_b＝Δσ_m×V_m+Δσ_f×V_f；

其中C_m是马氏体中的碳含量，C_f是铁素体中的碳含量，V_m和V_f是马氏体和铁素体在多相钢中的含量；

表示位错强化和加工软化效应，其中α为常数，M为Taylor因子，u是室温下的剪切模量，b是位错的伯格斯矢量，L是位错的平均自由程，k是动态回复速率，ε是真应变。

7.根据权利要求6所述的介观尺度下多相钢力学性能的仿真方法，其特征在于，多相钢的化学成分如下：C：0.14％；Mn 1.65％；Si 0.32％；Cr 0.33％；Mo 0.26％；P 0.012％；S0.001％。