[发明专利]一种考虑激光冲击强化的金属弹塑性本构行为的预测方法

权利要求书

1.一种考虑激光冲击强化的金属弹塑性本构行为的预测方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：对金属材料进行激光冲击强化试验，针对激光冲击强化后的材料，获取材料沿激光冲击方向的残余应力场、晶粒尺寸分布场；

步骤2：拟合得到残余应力场中的残余应力沿激光冲击方向的目标函数，以及晶粒尺寸分布场中的晶粒尺寸沿激光冲击方向的目标函数；

步骤3：基于所述残余应力场和激光冲击强化引起的微结构变化修正材料的流动应力，建立修正后的金属弹塑性本构模型；

步骤4：根据未经过激光冲击强化金属的晶粒尺寸和拉伸实验曲线，通过有限元模型仿真计算，计算未经过激光冲击强化的材料拉伸屈服行为，拟合未经过激光冲击强化的应力应变实验数据，得到最优材料参数，该最优材料参数作为修正后的金属弹塑性本构模型中的材料参数；

步骤5：利用步骤2的残余应力和晶粒尺寸以及步骤4得到的修正后金属弹塑性本构模型中的材料参数，同时基于步骤3建立的金属弹塑性本构模型，计算经过激光冲击强化后，不同残余应力场和晶粒尺寸分布场的拉伸屈服曲线，模拟激光冲击强化后材料拉伸屈服行为。

2.根据权利要求1所述的考虑激光冲击强化的金属弹塑性本构行为的预测方法，其特征在于，步骤2中，利用最小二乘法进行非线性拟合，拟合函数形式为y＝a+btanh(cx+d)，其中，a、b、c、d均为常数，x为激光冲击强化深度，y为残余应力或晶粒尺寸的目标函数。

3.根据权利要求1所述的考虑激光冲击强化的金属弹塑性本构行为的预测方法，其特征在于，步骤3中，建立修正后的金属弹塑性本构模型，其中流动应力分为热部分及非热部分：

σ_v＝σ_a+σ_t

其中σ_y是流动应力，σ_a代表着非热部分，表征长程势垒和位错之间速率无关的相互作用，σ_t代表热部分，即表征短程势垒率相关的相互作用，总表达式为：

其中σ₀是参考摩擦阻力，d是晶粒尺寸，ρ是位错密度，k_h、k_ρ、β均为材料常数；带有修正项的热部分表示为：

σ_t的增量与塑性应变表示为上述经验公式，θ₀是硬化常数，α表示应变硬化率随应力的线性变化，右式括号第一项为增加的修正项，ε_P是等效塑性应变，ε_p0是参考等效塑性应变，其中X表示为：

其中σ_t0为零应变硬化率下的应力。

4.根据权利要求1所述的考虑激光冲击强化的金属弹塑性本构行为的预测方法，其特征在于，步骤4中，不考虑激光冲击强化效应，无残余应力，晶粒尺寸为常数，计算材料单轴拉伸力学行为，并拟合未经激光冲击强化后材料的拉伸应力应变数据，确定材料参数σ₀、k_h、k_ρ、β。

5.根据权利要求1所述的考虑激光冲击强化的金属弹塑性本构行为的预测方法，其特征在于，步骤5中，将修正后金属弹塑性本构模型中的材料参数、残余应力目标函数、晶体尺寸目标函数共同导入输入文件，计算经激光冲击强化后材料的单轴拉伸力学行为，在对激光冲击强化后的材料加载时，残余应力视为初始应力，初始应力σ_initial＝Eσ_eigen，σ_eigen是本征应变，E为弹性模量。

6.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至权利要求5所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求5所述的方法的步骤。