(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211140579.2 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 扬州大学 地址 225009 江苏省扬州市大 学南路88号 (72)发明人 张皓　徐畅　高韬　李训鹏　 吴庆辉　王艳　刘文　 (74)专利代理 机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 专利代理师 董旭东 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种钛合金材料应变硬化模型的参数识别 方法 (57)摘要 本发明公开了钛合金材料力学性能测试技 术领域的一种钛合金材料应变硬化模型的参数 识别方法， 通过进行拉伸实验、 拟合实验 数据、 模 拟仿真计算误差， 最终确定识别的模型参数， 本 发明提出拟合颈缩前部分实验数据的方法， 克服 了现有方法中拟合颈缩前全部实验数据的局限 性， 根据材料特性的不同分别应用分段混合模型 和权重混合模型， 针对具有不同硬化行为的材 料， 能够通过改变数据拟合范围提出混合模型的 方法进行尝试， 避免了 现有方法中大量的计算与 仿真手段， 为拟合实验数据提供多种灵活多样的 调整方法， 具 备简单、 高效、 精准、 灵活的优势。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115512792 A 2022.12.23 CN 115512792 A 1.一种钛 合金材料应变硬化模型的参数识别方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 进行单轴拉伸实验和缺口拉伸实验： 分别对单轴拉伸 试样、 缺口拉伸 试样进行 拉伸实验， 并记录标距段 的载荷和 位移数据， 单轴拉伸试样的工程应力和工程应变分别由 公式 （1） 、 （2） 计算， 通过公式 （3） 、 （4） 转换为真实应力和真实应变， 由公式 （5） 计算出等效塑 性应变， 便于绘制真实应力 ‑塑性应变曲线，   公式 （1） ，   公式 （2） ，   公式 （3） ，   公式 （4） ，   公式 （5） ， 其中，F为载荷，A0为拉伸前标距段截面面积， L0为拉伸前标距段长度， L为拉伸后标距段 长度，σeng为工程应力， εeng为工程应变， σtr为真实应力， εtr为真实应变， εpl为塑性应变， E为 弹性模量； 步骤2， 拟合单轴拉伸实验颈缩前数据， 识别模型参数： 利用最小二乘法将应变硬化模 型与单轴拉伸实验颈缩前数据进 行拟合， 绘制真实应力 ‑塑性应变曲线， 结合方差和判断拟 合效果， 方差计算如公式 （6） ， 确定该应 变硬化模型的参数，   公式 （6） ， 其中，R2为方差和， σfit为拟合真实应力， 为实验真实应力； 步骤3， 进行单轴拉伸实验的有限元仿真： 将由步骤2中确定的初始参数代入应变硬化 模型， 得到真实应力 ‑塑性应变数据并输入有限元分析软件ABAQUS进行模拟仿真， 输出载 荷‑位移曲线， 根据所述公式 （1） 、 （2） 绘制工程应力 ‑应变曲线； 步骤4， 计算数值模拟和实验工程应力的误差： 根据公式 （7） 计算并设置误差上 限值η， 当误差小于上限值则确定该应变模型为最适合的模型， 当误差大于上限值， 重复步骤2， 选 择另一应变硬化模型拟合颈缩前 的实验数据， 或者更改拟合的数据范围， 以重新识别模型 参数，   公式 （7） ， 其中， Δ1为数值模拟和实验工程应力的误差， 为数值模拟工程应力， 为实验 工程应力， η为预设的误差上限值， n 为参与计算的应力个数； 步骤5， 进行单轴拉伸实验和缺口拉伸实验的有限元模拟仿真， 确定已识别模型的参 数： 确定最佳应变硬化模型后， 使用相同参数对单轴拉伸试样和 缺口拉伸试样进行有限元 模拟仿真， 所述 缺口拉伸试样的真实应力 ‑应变通过载荷‑位移曲线判断；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115512792 A 2步骤6， 计算Δ1和Δ2： 确定同时适用单轴拉伸试样和缺口拉伸试样的模型参数后， 根据 公式 （7） 计算单轴拉伸试样数值模拟和实验工程应力的误差， 由公 式 （8） 计算缺口拉伸试样 数值模拟和实验载荷的误差，   公式 （8） ， 其中， Δ2为数值模拟和实验载荷的误差， FNum为数值模拟载荷， FExp为实验载荷， n为参与 计算的载荷个数； 步骤7， 计算Δ1+Δ2： 由公式 （9） 计算单轴 拉伸试样和 缺口拉伸试样的误差和并设置误 差上限值ξ， 当误差之和小于该值时， 确定此时的模型参数为最终识别结果， 当误差之和大 于该值时， 更新模型参数并重复步骤5， 以新参数进行有限元模拟仿真并计算误差， 直至满 足迭代终止条件，   公式 （9） ， 其中， Δ1为数值模拟和实验工程应力的误差， Δ2为数值模拟和实验载荷的误差， ξ为预 设的误差上限值。 2.根据权利要求1所述的一种钛合金材料应变硬化模型的参数识别方法， 其特征在于： 所述步骤2中颈缩前部分实验数据为后1/2实验数据或后1/ 3实验数据。 3.根据权利要求1所述的一种钛合金材料应变硬化模型的参数识别方法， 其特征在于： 所述单轴拉伸试样和缺口拉伸试样的钛 合金材料为TA1或者TC4。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115512792 A 3