[发明专利]基于反向有限元法小冲杆试验摩擦系数确定方法

摘要

本发明揭示了一种基于反向有限元法小冲杆试验摩擦系数确定方法，应用于有限元模拟小冲杆试验获得材料的参数，所述方法包括步骤S11确定摩擦系数变化时小冲杆载荷‑位移曲线的变化规律；步骤S12小冲杆试验接触压力的规律分析；步骤S13小冲杆试验摩擦系数测量系统的设计；步骤S14小冲杆试验摩擦系数的测量；根据步骤S13中得到的中心开有一定直径的圆孔的小冲杆试样，进行有限元模拟；并将不同摩擦系数下的模拟曲线和实验曲线进行对比，通过神经网络设置目标函数，定义满足某一目标函数时，二者最为接近，此时模拟曲线对应的摩擦系数即为实验中的摩擦系数。

主权项

一种基于反向有限元法小冲杆试验摩擦系数确定方法，应用于有限元模拟小冲杆试验获得材料的参数，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：确定试验摩擦系数；具体包括：‑步骤S11：确定摩擦系数变化时小冲杆载荷‑位移曲线的变化规律；在小冲杆试验的有限元数值模拟中，影响小冲杆载荷‑位移曲线的主要因素有：真应力‑应变曲线、摩擦系数、GTN模型参数；如果要利用小冲杆载荷‑位移曲线逆向求得真应力‑应变曲线，必须保证两者之间具有唯一的对应关系，即小冲杆载荷‑位移曲线不能够受到摩擦系数和GTN模型参数的影响；通过调整摩擦系数大小来确定其对小冲杆位移载荷曲线的影响；‑步骤S12：小冲杆试验接触压力的规律分析；摩擦系数与接触压力之间是存在联系；小冲杆试验过程中钢珠与试样的接触压力很难通过实验的方法获得，只能使用数值模拟的方法对其进行研究；在ANSYS中建立和上一步相同的有限元模型，参数也同上一步，提取每一个载荷步的所有接触单元的接触压力并提取平均值；对结果进行分析，总结出平均接触压力的规律；‑步骤S13：小冲杆试验摩擦系数测量系统的设计；步骤S11、S12中的分析结果提供小冲杆试验中摩擦系数对载荷‑位移曲线的影响情况，并得到在不同试样变形下钢珠与试样的接触压力；在不改变夹具和加载系统的情况下，对试验摩擦系数测量系统进行合理设计；‑步骤S14：小冲杆试验摩擦系数的测量；根据步骤S13中设计的测量系统，在有限元中建立有限元模型，反复调整摩擦系数的值，得到不同的模拟曲线；通过神经网络，设置一个目标函数，当模拟曲线和试验曲线满足目标函数时，认为二者最为接近；此时的模拟中设置的摩擦系数与实验中的一致；步骤S2：进行断裂韧性模拟。