[发明专利]塑性变形应力应变关系预测方法、装置、设备及存储介质

说明书

本申请涉及一种塑性变形应力应变关系预测方法、装置、设备及存储介质。所述方法包括：获取金属材料的初始态织构数据以及初始态金相组织数据：对所述金属材料进行拉伸或压缩试验，并获取所述拉伸或压缩后的金属材料的变形态织构数据以及变形态金相组织数据;根据所述初始态织构数据、初始态金相组织数据、变形态织构数据以及变形态金相组织数据进行VPSC模型+剪应变线性项的变形模拟，得到基于VPSC模块和剪应变线性模块的双模本构模型，利用所述基于VPSC模块和剪应变线性模块的双模本构模型预测所述金属材料在不同应力水平下的应变值。本申请实施例的双模本构模型适用于高应变速率下的应力应变响应，并提高了其预测精度和合理性。

技术领域

本申请属于材料力学技术领域，特别涉及一种塑性变形应力应变关系预测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

金属材料变形过程中可能会产生加工硬化或加工软化等现象，利用标准拉伸或压缩试验可以测得其中应力随应变增加而升高或降低的关系曲线，即为材料的应力应变曲线。大量的研究结果表明，随着应变速率的增加，金属材料逐渐表现出更强的加工硬化效应，但当应变速率增加到103~105/以上时，其加工硬化效果增加放缓，部分材料可以出现软化现象。在变形过程中材料内部会发生滑移、孪晶、绝热剪切、晶粒扭折、动态再结晶等微观变化，材料宏观的应力应变曲线变化或加工硬化行为变化其本质是微观变化在宏观尺度上的整体表现。

在科研、生产或建设过程中，常常需要分析材料在不同应变速率下表现出特定应力应变关系的内在本质，或预测材料在特定工况条件下的应力应变响应，因而出现了可以分析材料特定应力应变关系其内在机理的多晶体弹塑性本构模型以及可以高效率预测材料特定工况条件下应力-应变响应的唯象本构模型。其中，当前应用较为广泛的多晶体弹塑性本构模型包括粘塑性多晶体自洽本构模型（Visco-Plastic Self-Consistent，简称为VPSC）和弹塑性多晶体自洽本构模型（EVPSC）等，多晶体弹塑性本构模型从滑移、孪晶激活条件和微观加工硬化效应角度计算材料的宏观应力-应变值，并可定量分析塑性变形过程中各滑移、孪晶机制对宏观应变的协调比例及自身的加工硬化特性，针对性地调整材料成分、组织或载荷条件。然而当应变速率较高（如10-2/s~101000/s）下塑性变形或材料内部缺乏易激活的滑移、孪晶等晶体学变形机制时，宏观尺度下的应变难以被微观尺度下的变化所协调，此时可能在材料内部局部区域产生绝热剪切带、晶粒扭折等以快速协调宏观应变。但晶体弹塑性本构模型由于不考虑绝热剪切带、晶粒扭折等的影响，不能准确预测金属材料在高应变速率下的应力应变响应。经典的唯象本构模型包括Mises本构模型、Tresca本构模型以及Hill系列本构模型等，通过利用数学方法对材料宏观的应力应变曲线进行拟合可以获得材料的唯象本构模型，用于预测与实验条件相似工况下材料的应力应变响应，但当工况条件与实验条件相差较大时，例如标准试验是准静态的单轴拉伸试验，而实际工况是高应变速率拉伸、压缩或弯曲变形等，唯象本构模型的预测精度将急剧下降，导致其适用范围有限，难以满足实际需求。另外，由于唯象本构模型不考虑滑移、孪晶、剪切带等的作用机理，因而不能给出材料表现出特异应力应变响应的内在原因。

发明内容

本申请提供了一种塑性变形应力应变关系预测方法、装置、设备及存储介质，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为了解决上述问题，本申请提供了如下技术方案：

一种塑性变形应力应变关系预测方法，包括：

获取金属材料的初始态织构数据以及初始态金相组织数据：

对所述金属材料进行拉伸或压缩试验，并获取所述拉伸或压缩后的金属材料的变形态织构数据以及变形态金相组织数据;

根据所述初始态织构数据、初始态金相组织数据、变形态织构数据以及变形态金相组织数据进行VPSC模型+剪应变线性项的变形模拟，得到基于VPSC模块和剪应变线性模块的双模本构模型，利用所述基于VPSC模块和剪应变线性模块的双模本构模型预测所述金属材料在不同应力水平下的应变值。