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X12合金钢高温拉伸行为及Voce本构模型参数反求方法
1
作者 白荣忍 陈学文 +2 位作者 司亚辉 苏志毅 杨圳 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期91-97,共7页
为了研究X12合金钢的高温拉伸行为,在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上进行了温度为900~1200℃、应变速率为0.01~5 s~(-1)的等温拉伸试验,分析了变形参数对该材料高温拉伸行为的影响规律。为了精确确定材料本构模型参数,提出了一种基于... 为了研究X12合金钢的高温拉伸行为,在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上进行了温度为900~1200℃、应变速率为0.01~5 s~(-1)的等温拉伸试验,分析了变形参数对该材料高温拉伸行为的影响规律。为了精确确定材料本构模型参数,提出了一种基于多岛遗传算法的反求优化方法。基于拉伸试验数据,采用提出的本构模型参数反求优化方法建立了X12合金钢Voce本构模型。结果表明,X12合金钢的高温拉伸行为呈现出典型的加工硬化和动态回复特性,其流动应力受到温度和应变速率的显著影响。模型预测值与试验值之间的相关系数、均方根误差以及相对误差分布的期望值和标准偏差分别为0.9933、6.36 MPa、0.3057和6.2998,说明采用反求优化方法得到的X12合金钢Voce本构模型能够准确地预测该材料的高温变形行为。 展开更多
关键词 高温拉伸行为 Voce本构模型 反求优化方法
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不同损伤模型的TC4钛合金高温损伤数值仿真及裂纹预测
2
作者 陈学文 张博 +2 位作者 白荣忍 杨怡思 Akiyoshi Osaka 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期1-7,共7页
对TC4钛合金进行温度800~1000℃、应变速率0.01~5 s^(-1)条件下热拉伸试验。基于Normalized Cockcroft&Latham、Oyane和Rice&Tracey 3种损伤模型,引入了Zener-Hollomon参数,通过遗传算法识别临界损伤值,建立TC4钛合金高温损伤... 对TC4钛合金进行温度800~1000℃、应变速率0.01~5 s^(-1)条件下热拉伸试验。基于Normalized Cockcroft&Latham、Oyane和Rice&Tracey 3种损伤模型,引入了Zener-Hollomon参数,通过遗传算法识别临界损伤值,建立TC4钛合金高温损伤模型。将这3种高温损伤模型集成到Forge软件中,分别对拉伸试验进行仿真计算,比较拉伸试样仿真与试验的断裂长度与断口形貌。结果表明:基于Normalized Cockcroft&Latham高温损伤模型的相关系数R值最大,为0.997。模拟与试验断裂长度具有良好的相关性,且模拟断口与试验断口的形状、颈缩程度吻合度最好,表明该高温损伤模型最适用于预测TC4钛合金的损伤行为。 展开更多
关键词 TC4钛合金 优化反求 高温损伤模型 数值模拟
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基于Level Set方法的40CrMnMoA合金钢的奥氏体晶粒长大模型
3
作者 司亚辉 陈学文 +3 位作者 白荣忍 周正 张晓鹏 周旭东 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期157-165,共9页
为准确描述40CrMnMoA合金钢的奥氏体晶粒长大行为,借助Gleeble-1500D型热模拟机对40CrMnMoA合金钢进行了保温试验,温度为900~1150℃,时间为10~2000 s。基于试验结果,通过非线性回归建立了40CrMnMoA合金钢Burke-Turnbull奥氏体晶粒长大模... 为准确描述40CrMnMoA合金钢的奥氏体晶粒长大行为,借助Gleeble-1500D型热模拟机对40CrMnMoA合金钢进行了保温试验,温度为900~1150℃,时间为10~2000 s。基于试验结果,通过非线性回归建立了40CrMnMoA合金钢Burke-Turnbull奥氏体晶粒长大模型,构建了基于Level Set方法的40CrMnMoA合金钢奥氏体晶粒长大的介观尺度有限元模型并进行计算。结果表明:保温温度与保温时间对40CrMnMoA合金钢的晶粒长大行为均具有较大的影响。40CrMnMoA合金钢的奥氏体平均晶粒直径随保温时间的延长呈抛物线增长。所建立的Burke-Turnbull晶粒长大动力学模型具有较高的精度,试验值与计算值相关系数(R)为0.9932。40CrMnMoA合金钢奥氏体再结晶晶粒长大激活能(Q_(m))为142845.37 J/mol。通过对比仿真计算与试验所得的晶粒组织,验证了本文所建有限元模型可有效地预测40CrMnMoA合金钢的奥氏体晶粒长大演变过程。 展开更多
关键词 奥氏体晶粒长大 Level Set方法 40CrMnMoA合金钢 Burke-Turnbull模型 数值模拟
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基于粒子群算法的GCr15钢温热成形Hansel-Spittel本构模型参数反求优化方法 被引量：2
4
作者 杨怡思 陈学文 +1 位作者 张博 白荣忍 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期147-156,共10页
采用Gleeble-1500D热-力模拟试验机在变形温度为600~850℃和应变速率为0.01~5 s^(-1)的条件下对GCr15轴承钢进行等温压缩试验以研究其温热变形行为。首先采用传统平均法构建了该材料的Hansel-Spittel本构模型,然后基于粒子群算法,以Hans... 采用Gleeble-1500D热-力模拟试验机在变形温度为600~850℃和应变速率为0.01~5 s^(-1)的条件下对GCr15轴承钢进行等温压缩试验以研究其温热变形行为。首先采用传统平均法构建了该材料的Hansel-Spittel本构模型,然后基于粒子群算法,以Hansel-Spittel本构模型各参数为自变量,目标函数为该本构模型计算得到的预测应力与试验应力之间的累积误差,目标函数值作为粒子适应度的值,通过改变粒子位置进行迭代,进一步优化该模型的参数。将试验值与预测值进行对比,使用相关系数R、均方根误差RMSE以及平均绝对相对误差AARE来衡量该模型的准确性。结果表明:优化后该模型试验值和预测值之间的相关系数R由0.972提升至0.998,均方根误差RMSE由50.896下降至14.604,平均绝对相对误差AARE由6.072%下降至2.803%,表明粒子群算法优化后的Hansel-Spittel模型能够更加精确地预测GCr15轴承钢的温热变形行为。 展开更多
关键词 粒子群算法 温热成形 流动应力 Hansel-Spittel模型
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基于数字图像相关技术的X12合金钢高温损伤模型试验验证方法 被引量：2
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作者 陈学文 白荣忍 +1 位作者 刘佳琪 杜科学 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期163-169,共7页
基于Bonora损伤模型,提出了考虑温度和应变速率的连续高温损伤模型。以X12合金钢为研究对象,采用缺口半径R1.5和R3试样在温度950℃、应变速率0.5 s^(-1)下进行拉伸试验。利用数字图像相关技术(DIC)捕捉试样的动态裂纹萌生和扩展的图像,... 基于Bonora损伤模型,提出了考虑温度和应变速率的连续高温损伤模型。以X12合金钢为研究对象,采用缺口半径R1.5和R3试样在温度950℃、应变速率0.5 s^(-1)下进行拉伸试验。利用数字图像相关技术(DIC)捕捉试样的动态裂纹萌生和扩展的图像,并与裂纹位置与开裂顺序的模拟结果进行比较,采用相关系数Rel定量评估了该模型在不同应力三轴度下的准确性。结果表明:缺口半径R1.5和R3试样的模拟结果与DIC试验结果比较吻合,试验与模拟的位移-载荷曲线的相关系数分别为0.973和0.987,说明所建立的X12合金钢高温连续损伤模型可以准确地预测该合金钢在高温条件下的损伤演变行为。 展开更多
关键词 X12合金钢 Bonora损伤模型 DIC技术
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Ti6Al4V钛合金高温损伤模型及损伤机理 被引量：1
6
作者 张博 陈学文 +3 位作者 白荣忍 杨怡思 郭乐乐 Akiyoshi Osaka 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期186-192,共7页
在800~1000℃及应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)方... 在800~1000℃及应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)方法测定了Ti6Al4V合金的临界损伤值。对Ti6Al4V合金拉伸过程进行了仿真模拟,并与拉伸试验的断裂长度进行对比。观察了合金的拉伸断口,分析变形条件对其断口形貌的影响。结果表明:模拟结果与试验结果的吻合度较高,相关系数R为0.993,表明该损伤模型对Ti6Al4V合金的损伤具有较高的预测精度;断口分析表明Ti6Al4V合金高温下为韧性断裂,且在较高的温度和较低的应变速率下表现出较好的塑韧性。 展开更多
关键词 TI6AL4V钛合金 GFL方法 高温损伤模型 数值模拟
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基于近似原位观测的Cr5合金钢高温杨氏模量及其拉伸细观损伤机理研究
7
作者 陈学文 郭乐乐 +3 位作者 刘丙旗 周旭东 司亚辉 白荣忍 《昆明理工大学学报（自然科学版）》 北大核心 2022年第6期25-32,42,共9页
为研究Cr5合金钢高温成形过程的损伤机理,提出借助位移传感器测量材料高温杨氏模量值和近似高温原位观测试验研究材料高温损伤特性的方法.研究了Cr5合金钢800~1150℃的杨氏模量变化,分析了Cr5合金钢高温拉伸过程的细观损伤行为.结果表明... 为研究Cr5合金钢高温成形过程的损伤机理,提出借助位移传感器测量材料高温杨氏模量值和近似高温原位观测试验研究材料高温损伤特性的方法.研究了Cr5合金钢800~1150℃的杨氏模量变化,分析了Cr5合金钢高温拉伸过程的细观损伤行为.结果表明:随着温度的升高,Cr5合金钢高温杨氏模量值急剧下降,1150℃时的杨氏模量值仅35 GPa;Cr5合金钢拉伸试样为韧性断裂,断口表面有大量韧窝,通过试验方法设计获得了材料高温拉伸过程的SEM照片,观察Cr5合金钢高温拉伸过程的SEM照片证明了材料的断裂是因为微小空洞萌生聚集长大、微裂纹延伸扩展造成的,伴随着损伤的发生,材料所能承受的载荷逐渐减小;进行XRD成分检测发现材料空洞和裂纹处的杂质含量高于基体成分,金属内部杂质含量高更易造成材料内部损伤的发生. 展开更多
关键词 Cr5合金钢 杨氏模量值 静态拉伸 原位观测 细观损伤
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