[发明专利]基于纳米压痕和有限元模拟反演标定金属材料微观本构参数的方法

摘要

本发明公开了基于纳米压痕和有限元模拟反演标定金属材料微观本构参数的方法，首先采用位移控制在金属材料表面进行纳米压痕测试，获得实验压痕响应；再在ABAQUS或standard模块下建立纳米压痕有限元模型，对步骤S1中所述金属材料上的纳米压痕测试过程进行有限元模拟，获得模拟压痕响应；通过构建多目标优化平台，并设定优化目标和约束条件，利用基于FMOGA‑II算法的多目标优化方法获得非劣最优解集合Pareto Front后确定唯一最优解；该方法成本低廉、运算高速精确、简单易行，广泛适用于多金属材料微观本构参数的反演标定，在计算力学、实验力学以及工程实际应用中都具有很高的实用价值。

主权项

1.基于纳米压痕和有限元模拟反演标定金属材料微观本构参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、金属材料表面纳米压痕测试：采用位移控制在金属材料表面进行纳米压痕测试，获得实验压痕响应；S2、纳米压痕有限元模拟：在ABAQUS或standard模块下建立纳米压痕有限元模型，对步骤S1中所述金属材料上的纳米压痕测试过程进行有限元模拟，获得模拟压痕响应；S3、金属材料微观本构参数反演标定；步骤S3中所述的反演标定步骤具体如下：S31、构建多目标优化平台：先联合modeFRONTIER、ABAQUS和Python搭建多目标优化平台，并在所述modeFRONTIER中调用所述ABAQUS进行纳米压痕有限元模拟过程的参数化控制；再在所述modeFRONTIER中调用所述Python进行有限元模拟后处理及数据分析的参数化控制；在生成初始随机DoE后，选取FMOGA‑II为最优化算法；S32、设置优化目标和约束条件：将步骤S2中所述模拟压痕响应与步骤S1中所述实验压痕响应的差值作为优化目标；在步骤S1中所述实验压痕响应上以±2％偏差作为约束条件；S33、获得金属材料本构参数：运行步骤S31中所述多目标优化平台，并在步骤S32中所述约束条件下最小化步骤S32中所述优化目标，从优化结果中获得非劣最优解集合Pareto Front；再采用多准则决策方法从所述非劣最优解集合Pareto Front中确定唯一最优解，所述唯一最优解所采用的本构参数即为金属材料微观本构参数。