[发明专利]一种基于依赖性的集成唯象本构的多目标优化方法

摘要

本发明公开的一种基于依赖性的集成唯象本构的多目标优化方法，属于材料力学性能表征、机械制造和数值分析技术邻域。本发明通过考虑测量误差、不同加载条件下数据点数量或本构参数数量、准静态和动态同等的优化机会而引入的三类加权因子而构建的多目标优化方法，依据优化质量准则，依次确定准静态变形下的非耦合的应变硬化函数，准静态变形下热软化函数，准静态变形下耦合温度的应变硬化函数，准静态和动态变形下非耦合应变率敏感性函数，准静态和动态变形下耦合温度的应变率敏感性函数，进而确定唯象本构模型的基本形式；利用多权重的多目标优化方法，根据所有加载条件下的试验数据拟合所确定本构模型的具体形式。

主权项

一种基于依赖性的集成唯象本构的多目标优化方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：选取非耦合的应变硬化函数；选取非耦合的应变硬化函数或基于多个非耦合的应变硬化函数的任何加权组合形成组合后的应变硬化函数；步骤二：对步骤一选取的应变硬化函数进行可行性验证：①使用单目标确定方法在参考温度和参考应变率下对准静态试验数据进行拟合；②确使屈服点σ(εp＝0)相对于偏移屈服点的相对误差在预设范围内；如果达不到拟合质量准则或相对预设误差范围条件，则返回步骤一重新选取的应变硬化函数，直到满足上述两个条件；步骤三：选取非耦合的热软化函数；选取非耦合的热软化函数h(T)，或基于多个热软化函数的任何加权组合形成组合后的热软化函数；步骤四：对步骤三选取的热软化函数构造的唯象本构模型依据拟合质量准则进行热软化函数可行性验证，所述唯象本构模型如公式(1)所示；利用多目标优化方法对准静态下不同塑性应变的流动应力对成形温度的多个曲线进行唯象本构模型确定；如果不满足拟合拟合质量准则要求，返回步骤三重新选取热软化函数，直至满足拟合质量准则要求；σ*(ϵp,ϵ·=ϵ·0,T)=k(ϵp,ϵ·=ϵ·0,T=Tref)h(T)---(1)]]>步骤五：选取耦合温度的应变硬化函数；选取耦合温度的应变硬化函数或基于多个耦合温度的应变硬化函数的任何加权组合形成组合后的耦合温度的应变硬化函数；步骤六：对步骤五选取的耦合温度的应变硬化函数构造的唯象本构模型依据拟合质量准则进行可行性验证，所述唯象本构模型如公式(2)所示；利用多目标优化方法对准静态下不同塑性应变的流动应力对成形温度的多组数据进行唯象本构模型确定；如果不满足拟合质量准则要求，返回步骤五重新选取热软化函数，直至满足拟合质量准则要求；σ*(ϵp,ϵ·=ϵ·0,T)=k(ϵp,ϵ·=ϵ·0,T)h(T)---(2)]]>步骤七：选取非耦合的应变率敏感性函数；选取非耦合的应变率敏感性函数或基于非耦合的应变率敏感性函数的任何加权组合形成组合后的非耦合的应变率敏感性函数；步骤八：对步骤七选取的非耦合的应变率敏感性函数构造的唯象本构模型依据拟合质量准则进行可行性验证，所述的唯象本构模型如公式(3)所示；通过对静态和动态不同塑形应变下流动应力随应变速率变化的多组数据进行多目标拟合，进而逆向确定唯象本构模型的应变率敏感性函数形式；如果不满足拟合质量准则要求，返回步骤七重新选取非耦合的应变率敏感性函数，直至满足拟合质量准则要求；所述的小塑性应变指εp<0.1％，在小塑性变形下温升不明显，在此条件下的试验数据适用于确定非耦合的应变硬化函数；σ*(ϵp,ϵ·,T=Tref)=k(ϵp,ϵ·,T=Tref)g(ϵ·,T=Tref)h(T=Tref)---(3)]]>步骤九：选取耦合的应变率敏感性函数；选取耦合温度的应变率敏感函数或耦合温度的应变率敏感函数的任何加权组合形成组合后的耦合温度应变率敏感函数；步骤十：对步骤九选取的耦合温度的应变率敏感函数构造的唯象本构模型依据拟合质量准则进行可行性验证，所述的唯象本构模型如公式(4)所示；通过对静态和动态不同塑形应变和温度下流动应力随应变率变化的多条曲线进行多目标拟合，进而逆向确定唯象本构模型的耦合温度的应变率敏感性函数形式；如果不满足拟合质量准则要求，返回步骤九重新选取耦合温度的应变率敏感性函数，直至满足拟合质量准则要求，至此确定基于依赖性集成的唯象本构模型基本形式；σ*(ϵp,ϵ·,T)=k(ϵp,ϵ·,T)g(ϵ·,T)h(T)---(4)]]>步骤十一：根据加权的多目标优化方法，利用准静态和动态所有加载条件下的试验数据拟合步骤十确定唯象本构模型的基本形式，得到相应的本构模型材料参数，从而确定唯象本构模型的具体形式。