一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，属于金属复合板轧制模拟的技术领域。基于实际轧制过程中使用的轧辊尺寸和板材尺寸利用有限元软件建立轧辊、板材的宏观三维模型，获取已知成分钛合金材料相应的宏观本构参数，设置钛合金材料的宏观本构方程，之后模拟钛合金板在所设置的工艺参数下的轧制复合过程，并提取感兴趣区域的载荷信息；基于钛合金板的切片金相组织图利用有限元软件建立三维相组织模型，获取已知成分钛合金材料中各个微观相结构相应的微观本构参数，设置钛合金材料的微观本构方程，将提取的载荷信息加载在三维相组织模型上，模拟真实相组织的轧制复合过程，再现了轧制过程中界面材料微观组织的演变过程。的演变过程。的演变过程。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，属于金属复合板轧制模拟的


技术介绍

[0002]材料塑性与强度的同步提高是永恒的研究主题，然而单种材料的强度与塑性是一个矛盾点，随着塑性的提高强度往往会下降，随着强度的提高塑性也往往会下降，因此对一些强塑性要求均较高的应用领域，单块板已经越来越无法满足人们的需求。叠层复合板可综合各层材料的物理、力学性能，逐渐引起了研究者的广泛关注。
[0003]轧制复合法是一种常用的固相连接方法，与爆炸焊接法相比，对环境污染小，生产效率高，制备的产品均匀性好，因此是叠层复合板制备的良好方法。叠层复合板的性能与相邻两板之间的结合界面质量(通常用界面结合强度来表征)有直接的联系，界面结合强度受到两板的材料种类、板材尺寸、轧制工艺参数的影响，因此可以通过材料种类选择、板材尺寸优化以及调整轧制工艺参数来提高叠层复合板的界面结合强度。然而，采用传统的实验方法进行材料选择、结构优化和参数调整费时费钱。随着计算机技术的不断发展，可利用计算机模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)宏观轧制复合模拟(1.1)根据钛合金材料的化学成分计算获得该钛合金材料的密度、泊松比、热膨胀系数、热容以及热导率五个宏观本构参数；通过热压缩实验得到钛合金材料的应力
‑
应变曲线，基于应力
‑
应变曲线获得该钛合金材料的弹性模量和屈服强度两个宏观本构参数；(1.2)基于实际轧制过程中使用的轧辊尺寸和板材尺寸两个工艺参数，利用有限元软件建立轧辊、板材的宏观三维模型并划分网格；基于步骤(1.1)中的宏观本构参数，设置钛合金材料宏观本构方程；(1.3)设置下压量、轧制速度以及板材初始温度三个工艺参数，采用所建立的宏观三维模型模拟相邻两种钛合金板在所设置的工艺参数下的轧制复合过程，并提取感兴趣区域的载荷信息；(2)微观轧制复合模拟(2.1)通过三维切片法获得两块钛合金板的切片金相组织图，并利用有限元软件将切片金相组织图排列重建为三维相组织模型；根据钛合金材料的化学成分计算获得该钛合金材料中所包含的各个微观相结构的密度、泊松比、弹性模量、切变模量以及屈服强度五个微观本构参数，并设置钛合金材料微观本构方程；(2.2)将步骤(1.3)提取的载荷信息加载在三维相组织模型上，模拟真实相组织的轧制复合过程。2.根据权利要求1所述的一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在于：步骤(1.1)的热压缩实验过程中，应变率0.01s
‑1，升温速率(10
±
2)℃/s，保温时间3min～5min。3.根据权利要求1所述的一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在于：步骤(1.1)的宏观本构参数以及步骤(2.1)的微观本构参数，均是利用JmartPro软件计算获得的；钛合金材料的宏观本构方程采用*MAT_ELASTIC_VISCOPLASTIC_THERMAL，钛合金材料的微观本构方程采用*MAT_PLASTIC_KINEMATIC。4.根据权利要求1所述的一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在于：步骤(2.1)中，采用全自动三维切片系统Genus_3D获取每块钛合金板的切片金相组织图，然后通过Simpleware商业包选取一定数量切片金相组织图排列重建为3D图像模型，并对3D图像模型进行纯六面体网格划分，随后自动生成三维有限元相组织模型。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在于：步骤(1.2)中，选用LSPP有限元软件建立宏观三维模型。6.根据权利要求5所述的一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在于：宏微观模拟通过Interface文件联系起来，在LSPP中使用关键字*INTERFACE_COMPONENT_SEGMENT提取出步骤(1.3)宏观模拟中感兴趣区域的载荷信息作为Interface文件输出；之后在LSPP中通过关键字*INTERFACE_LINKING_SEGMENT将Interface文件中的载荷信息施加到步骤(2.2)微观模拟中。7.根据权利要求6所述的一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，其特征在
于：步骤(1.3)宏观模拟的具体操作如下，第一步计算时，输入设置好的宏观k文件，计算结束后输出d3dump01文件和Interface1.1文件；第二步计算时，第一次修改宏观k文件中的轧辊下压量以及计算时间，输入d3dump01文件和第一次修改后的宏观k文件进行计算，计算结束后输出d3dump02文件和Interface2.1文件；第三步计算时，第二次修改宏观k文件中的轧辊下压量以及计算时间，输入d3dump02文件和第二次修改后的宏观k文件进行计算，计算结束后输出d3dump03文件和Interface3.1文件；以此类推...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨素媛，闫倩芸，范群波，
申请(专利权)人：北京理工大学长三角研究院嘉兴，
类型：发明
国别省市：