一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法技术

本申请提供一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，包括以下步骤：建立金属材料在每个多向变形处理道次中的本构模型；建立金属材料在每个退火处理道次中的静态软化模型；根据所述本构模型和所述静态软化模型建立多向变形联合热处理的多道次耦合模型；对金属材料交替进行多个多向变形处理道次和多个退火处理道次的实验，根据得到的实验数据优化所述多道次耦合模型。使用本申请提供的建模方法建立的多向变形联合热处理的多道次耦合模型，能够更加精确地描述金属材料在交替进行的多向变形处理和热处理过程之间变形行为与微观组织演化的相互作用，并对多道次多向变形联合热处理过程中的流动应力和微观组织演化进行准确的预测。化进行准确的预测。化进行准确的预测。

【技术实现步骤摘要】
一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法


[0001]本专利技术涉及金属加工工艺
，具体地，涉及多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法。

技术介绍

[0002]金属的多向变形及热处理是常用的坯料晶粒细化方法，建立金属材料的本构模型是塑性加工工艺设计和仿真的重要依据，然而，现有的本构模型存在一定的局限性。一方面，金属在多向变形过程中，加载方向的变化对材料的硬化和软化行为具有重要影响，目前，大多数本构建模仅适用于单向变形条件或者忽略了材料不同方向上微观组织的差异性对变形行为的影响；并且在冷成形或温成形过程中，由于应变累积引起的平均晶粒尺寸和亚晶粒尺寸等微结构的变化常被忽略，导致本构模型的预测精度有限；另一方面，在多级变形及热处理过程中，变形与组织静态软化行为相互作用，特别是热处理后金属材料的微观结构状态对下道次的变形具有重要影响，目前多数模型适用于单道次变形过程，尚缺乏一种统一的耦合模型来实现金属在多道次多向变形和热处理过程中流动应力和组织演化行为的预测。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术中存在的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：建立金属材料在每个多向变形处理道次中的本构模型，所述本构模型用于描述金属材料在多向变形处理过程中流动应力与微观组织参数之间的演化关系，其中，每个多向变形处理道次包括对金属材料沿两两互相垂直的x,y,z方向各进行一次压缩处理，所述微观组织参数包括位错密度、平均晶粒尺寸和晶粒尺寸特征因子；S200：建立金属材料在每个退火处理道次中的静态软化模型，所述静态软化模型用于描述金属材料在退火过程中微观组织参数的演化关系；S300：根据所述本构模型和所述静态软化模型建立多向变形联合热处理的多道次耦合模型，用于描述金属材料在交替进行的多个多向变形处理道次和多个热处理道次中的变形行为及微观组织演化趋势，其中每个退火处理道次的微观组织参数的初值根据上一个多向变形处理道次的微观组织参数的终值确定，并且根据每个退火处理道次的微观组织参数的终值确定下一个多向变形处理道次的微观组织参数的初值；S400：对金属材料交替进行多个多向变形处理道次和多个退火处理道次的实验，根据得到的实验数据优化所述多道次耦合模型。2.根据权利要求1所述的一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，其特征在于：所述金属材料在每个多向变形处理道次中的本构模型由式(1)确定：其中，σ
in
为第n个多向变形处理道次中，沿i方向进行压缩时金属材料的流动应力，N为多向变形处理的最大道次数，σ0为屈服应力，α为位错交互作用常数，μ为材料剪切模量，b为伯氏矢量，M为泰勒因子，ρ
in
为相应的位错密度，为位错密度ρ
in
随应变ε的演化关系，包含增殖项和湮灭项s
in
表示亚结构尺寸，D
in
表示第n个多向变形处理道次中，沿i方向进行压缩时金属材料在i方向的晶粒尺寸特征因子，k1、k2为硬化系数，k3为软化系数，A
j
，Q
j
，m
j
(j＝1,2,3)为材料常数，T为温度，为应变速率，R为气体常数。3.根据权利要求2所述的一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，其特征在于：所述晶粒尺寸特征因子D
in
由式(2)确定：
其中，λ1和λ2为材料参数，D
An
、D
Bn
和D
Cn
分别为第n个多向变形处理道次中金属材料的A面、B面、C面的平均晶粒尺寸，所述A面、B面、C面分别垂直于x，y，z方向。4.根据权利要求3所述的一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，其特征在于：在第n个多向变形处理道次中沿x方向压缩金属材料时，所述D
An
、D
Bn
和D
Cn
随应变ε的演化关系为：在第n个多向变形处理道次中沿y方向压缩金属材料时，所述D
An
、D
Bn
和D
Cn
随应变ε的演化关系为：在第n个多向变形处理道次中沿z方向压缩金属材料时，所述D
An
、D
Bn
和D
Cn
随应变ε的演化关系为：5.根据权利要求4所述的一种多向变形联合热处理的多道次耦合模型的建模方法，其特征在于：金属材料在每个退火处理道次中的静态软化模型由式(3)确定：
其中，c0、c1、c2、c3、Q
c
为材料常数，为第m个退火处理道次中金属材料的静态再结晶速率，为金属材料的晶粒长大速率，M为退火处理过程的最大道次数，X
m_srx
、D
m_srx
分别为对时间t的积分，D
m_ave
为金属材料的平均晶粒尺寸，Q
surf
为单位面积晶界能，M
b
为晶界迁移率，P为金属材料的晶粒长大驱动力，δ为晶界厚度，D
ob
为晶界自扩散系数,K
z
为玻尔兹曼常数，D
m0
为第m个退火处理道次中金属材料的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，王静，陈强，常旭升，张鸿名，杜之明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：