1.建立变形参数动态变化下多道次热变形本构模型的方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:通过高温热物理模拟实验获取单道次热变形过程应力应变关系和双道次热变形过程应力应变关系并进行预处理;
S2:基于S1中预处理后的单道次热变形过程应力应变关系,根据扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型,修正对应地模型系数;
S3:基于S1中预处理后的双道次热变形过程应力应变关系,根据扩展的粘弹塑性道次间隙阶段本构模型,修正对应地模型系数;
S4:耦合热变形阶段本构模型和道次间隙阶段本构模型,实现变形参数动态变化条件下多道次热变形本构模型的构建;
S2中单道次热变形过程应力应变关系获取、预处理和修正包括如下几个子步骤:S2‑1:选取尺寸为ϕ8×12mm或ϕ10×15mm的圆柱压缩试样,进行不同应变速率和变形温度下单道次高温压缩试验,得到单道次工程应力应变关系,基于应变转化关系和数据预处理,将其转化为单道次真实应力应变关系;
S2‑2:对得到的单道次真应力应变关系进行摩擦及绝热升温修正;
S2‑3:基于修正后的单道次真应力应变关系,获取不同变形条件下屈服应力 ,并基于下式建立变形温度、应变速率与屈服应力 间关系;
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其中, 分别为模型系数一至模型系数四,R为通用气体常数,其值为
8.314,T为变形温度,为应变速率;
S2‑4:获取加工硬化率‑应力关系,并进一步获取不同变形条件下临界应变 ,对热变形过程动态回复阶段、动态再结晶阶段进行区分;
S3中双道次热变形过程应力应变关系获取、修正和处理包括如下几个子步骤:S3‑1:双道次热压缩试样尺寸与S2‑1中圆柱压缩试样相同,双道次热变形试验变形温度、应变速率以及总变形量与单道次热变形试验相同,双道次热变形试验过程选用不同的保温时间以及双道次中的第一道次变形量,第一道次的变形量应至少包括小于临界应变和大于临界应变两种情况,得到双道次工程应力应变关系后,将双道次工程应力应变关系转化为双道次真实应力应变关系;
S3‑2:根据S3‑1中的真实应力应变关系得到双道次热变形实验中第一道次压缩试验的卸载应力 双道次压缩试验中第一道次 和第二道次的屈服应力 ,计算道次间隙过程中曲线对应应力软化程度 和再结晶体积分数 ,并将第一道次中变形小于当前变形条件下临界应变情况的应力软化程度 和再结晶体积分数 命名为静态阶段应力软化程度 和再结晶体积分数 ,将第一道次中变形大于当前变形条件下临界应变情况的应力软化程度 和再结晶体积分数 ,命名为亚动态阶段应力软化程度 和再结晶体积分数 ;
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S2中扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型构建包括如下公式:,
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,
其中, 为流动应力; 为弹性模量,其值以 进行估算; 为应变;
分别为归一化位错密度变化速率、动态再结晶体积分数变化速率、孕育程度变化速率以及晶粒尺寸变化速率; 分别为晶粒尺寸和初始晶粒尺寸; 为各向同性硬化应力; 分别为归一化位错密度和临界归一化位错密度; 为动态再结晶体积分数; 为通过动态回复消除的位错密度; 为动态再结晶孕育程度;
分 别为 模型 系 数五 至 模型 系 数 二十 八 ,其 中 ,与温度相关通过下式进行计算,其他系数为常数;
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S2中扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型系数修正包括如下几个子步骤:S5‑1:基于区分后的热变形过程动态回复阶段真实应力应变曲线关系,求解扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型中不包括动态再结晶行为的所有模型系数;
S5‑2:以临界应变时模型计算出归一化位错密度作为临界归一化位错密度,并基于下式构建临界归一化位错密度和应变速率、变形温度间的双曲正弦关系;
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其中, 为模型系数二十九至模型系数三十一;
S5‑3:基于S3‑1中求解的模型系数和S3‑2求解的临界归一化位错密度,以热变形过程真实应力应变曲线关系,求解扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型的所有模型系数;
S3中扩展的粘弹塑性道次间隙阶段本构模型包括静态阶段和亚动态阶段两部分,当双道次热变形试验过程,第一道次变形未发生动态再结晶时,材料本构关系通过静态阶段模型进行计算,当第一道次变形发生动态再结晶时,材料本构关系通过亚动态阶段模型进行计算,静态阶段模型公式如下:,
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其中, 为 模型系数 三十 二至模 型系数 四十五 ,与温度相关,其计算公式如下,其他系数为常数;
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亚动态阶段模型公式如下:
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其中, 分别为模型系数四十六至模型系数五十八,与温度相关,其计算公式如下,其他系数为常数;
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S3中扩展的粘弹塑性道次间隙阶段本构模型系数修正包括如下几个子步骤:S7‑1:以扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型计算与双道次实验条件相同情况下第一道次变形结束后归一化位错密度和再结晶体积分数;
S7‑2:将S7‑1求解第一道次变形结束后归一化位错密度和动态再结晶体积分数作为初始条件,以第一道次的变形量小于当前变形条件下临界应变的应力软化程度和再结晶程度,求解扩展的粘弹塑性道次间隙阶段静态再结晶本构模型系数;
S7‑3:将S7‑1求解第一道次变形结束后归一化位错密度和再结晶体积分数作为初始条件,以第一道次的变形量大于当前变形条件下临界应变的应力软化程度和再结晶程度,求解扩展的粘弹塑性道次间隙阶段亚动态再结晶本构模型系数;
S4中耦合热变形阶段本构模型和道次间隙阶段本构模型包括如下几个子步骤:S8‑1:当材料发生热变形时,通过S2构建的扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型,计算热变形过程本构关系,并记录变形结束时,归一化位错密度和再结晶体积分数;
S8‑2:当热变形结束进入道次间隙阶段时,通过S3构建的扩展的粘弹塑性道次间隙阶段本构模型,以双道次热变形过程中第一道次变形结束时记录的归一化位错密度和再结晶体积分数为初始条件,计算道次间隙过程本构关系,并记录道次间隙结束时,归一化位错密度和再结晶体积分数;
S8‑3:当再次发生热变形时,通过S2构建的扩展的粘弹塑性热变形阶段本构模型,以上一次道次间隙结束时,记录的归一化位错密度和再结晶体积分数作为初始条件,进行热变形过程本构关系的计算,并记录变形结束时,归一化位错密度和再结晶体积分数;
当发生多道次热变形时,重复S8‑1至S8‑3获得多道次热变形过程材料本构关系。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,热变形过程中屈服应力,弹性阶段直线偏移
0.02真实应变时与应力曲线的交点进行估算。