Johnson-Cook、修正的Zerilli-Armstrong及Arrhenius本构模型对奥氏体不锈钢流变应力的预测

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作者 邬宇轩 李静媛 侯艳阳 《热加工工艺》 北大核心 2025年第8期17-23,16,共8页

研究了Johnson-Cook(JC)、修正的Zerilli-Armstrong(m-ZA)和应变补偿的Arrhenius型本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用温度(1173~1473 K)、应变(0.1~0.8)和应变速率(0.01~10 s^(-1))等温热压缩试验的真应力-应变数... 研究了Johnson-Cook(JC)、修正的Zerilli-Armstrong(m-ZA)和应变补偿的Arrhenius型本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用温度(1173~1473 K)、应变(0.1~0.8)和应变速率(0.01~10 s^(-1))等温热压缩试验的真应力-应变数据来计算3种本构模型的材料常数。通过比较预测结果的相关系数和平均绝对误差、描述变形行为的能力、涉及的材料常数的数量,评估了这3种模型的适用性。结果表明:JC模型无法很准确地描述304奥氏体不锈钢在上述热加工区域的流变行为;m-ZA模型的预测结果与试验数据吻合相对较好;应变补偿的Arrhenius型方程比修正的ZA模型需要更多的材料常数和更多的计算时间,但可以更准确地跟踪变形行为。 展开更多

关键词 304奥氏体不锈钢 变形行为 johnson-cook 修正的Zerilli-Armstrong Arrhenius型本构模型

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基于修正Johnson-Cook模型的C5191-H磷青铜高速冲裁本构关系 被引量：6

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作者 胡道春 王蕾 王红军 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期234-240,共7页

针对高速冲裁过程中材料的应变硬化、应变速率强化、热软化效应数据难以获取,无法建立物理仿真动态模型的问题,利用Gleeble-3500热模拟试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对C5191-H磷青铜分别进行应变速率为1、500、1000和1500 s-1、温度... 针对高速冲裁过程中材料的应变硬化、应变速率强化、热软化效应数据难以获取,无法建立物理仿真动态模型的问题,利用Gleeble-3500热模拟试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对C5191-H磷青铜分别进行应变速率为1、500、1000和1500 s-1、温度为20~400℃的拉伸试验,利用试验数据拟合并修正了经典的Johnson-Cook动态方程,并在高速冲裁数值模拟中验证了修正后的本构方程的有效性。结果表明:C5191-H磷青铜拉伸变形时呈现出明显的应变硬化和应变速率敏感性;利用试验数据拟合并修正应变强化项的Johnson-Cook动态本构模型,此模型具有较高的大应变、高速率、热效应本构关系描述精度,并能较好地描述该材料的高速冲裁物理仿真过程。 展开更多

关键词 C5191-H磷青铜 高速冲裁 动态本构模型 修正johnson-cook模型

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基于修正Johnson-Cook本构模型的BFe10-1.6-1白铜合金高温流变行为 被引量：5

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作者 杨清相 蔡军 +3 位作者 王快社 李冲冲 鱼祎雯 李清阳 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期145-152,共8页

为了研究BFe10-1.6-1白铜合金的高温流变行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度分别为1023、1073、1123、1173、1123和1273 K,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)的条件下对BFe10-1.6-1白铜合金进行了热压缩试验,... 为了研究BFe10-1.6-1白铜合金的高温流变行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度分别为1023、1073、1123、1173、1123和1273 K,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)的条件下对BFe10-1.6-1白铜合金进行了热压缩试验,建立了BFe10-1.6-1铜合金的Johnson-Cook本构模型。利用试验应力-应变数据建立了Johnson-Cook本构方程和修正Johnson-Cook本构方程。将所建立的方程预测的流变应力与试验数据进行了对比。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)验证了修正Johnson-Cook本构方程的准确性。R和e_(AARE)值分别为0.985和6.57%。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型能够精确预测大多数变形条件下的流变应力。BFe10-1.6-1白铜合金的主要高温软化机制为动态回复。 展开更多

关键词 BFe10-1.6-1白铜合金 修正johnson-cook模型 本构方程 流变应力

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基于逆向拟合法的H13钢J-C本构修正模型 被引量：1

4

作者 张静 张松 李斌训 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1808-1815,共8页

为了简化材料J-C本构模型的建立过程,提出一种基于自定义函数确定本构模型参数的逆向拟合法;通过准静态拉伸实验和霍普金森压杆实验获得H13钢在应变率为1~15000s^-1,温度为298~1073K条件下的真应力-真应变曲线;在总结不同的H13钢J-C本... 为了简化材料J-C本构模型的建立过程,提出一种基于自定义函数确定本构模型参数的逆向拟合法;通过准静态拉伸实验和霍普金森压杆实验获得H13钢在应变率为1~15000s^-1,温度为298~1073K条件下的真应力-真应变曲线;在总结不同的H13钢J-C本构模型并确定各材料参数范围的基础上,利用J-C本构函数对真应力-真应变曲线进行自定义函数逆向拟合,从而获得H13钢J-C本构模型在不同条件下的材料参数,并进一步建立材料参数关于温度和应变率的关系函数,确定H13钢在大应变率和高温条件下的J-C本构模型。研究结果表明:本文建立的修正型J-C本构模型能够真实地反映H13钢的流变行为。 展开更多

关键词 H13钢 流变应力 逆向拟合算法 修正型johnson-cook本构模型

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基于修正Johnson-Cook模型和再结晶模型的A356铝合金高温流变行为 被引量：3

5

作者 黄习顺 胡忠举 +4 位作者 朱必武 陈宇强 刘文辉 李运湘 李宁波 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期115-124,共10页

为研究A356铝合金的高温流变行为和组织演变,构建能准确描述其高温流变行为的本构模型,在变形温度分别为450、475、500和525℃,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)条件下对A356铝合金进行热压缩实验。结果表明,A356铝合金... 为研究A356铝合金的高温流变行为和组织演变,构建能准确描述其高温流变行为的本构模型,在变形温度分别为450、475、500和525℃,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)条件下对A356铝合金进行热压缩实验。结果表明,A356铝合金高温流变应力曲线表现出典型的动态回复和动态再结晶特征;随变形温度的升高和应变速率的增加,α-Al变形程度先增加后减弱。利用修正Johnson-Cook本构模型和再结晶模型建立了可以准确描述A356铝合金高温流变行为的分段模型,并引入相关系数R和平均相对误差AARE对模型的准确性进行了分析,验证了模型的可行性。 展开更多

关键词 A356铝合金 热压缩实验 动态回复 动态再结晶 修正johnson-cook本构模型

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基于Johnson-Cook模型构建M50NiL齿轮钢的流变应力本构方程 被引量：8

6

作者 李红斌 郑明月 +2 位作者 田伟 徐树成 田亚强 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期31-37,43,共8页

利用Gleeble-3500型热模拟试验机，研究了M50NiL齿轮钢在变形温度为1123．15～1423．15K、应变速率为0．005~10s^-1条件下的变形行为，并对实测流变曲线进行了摩擦修正；基于应变速率和变形温度对金属高温变形的耦合效应，建立了基于Joh... 利用Gleeble-3500型热模拟试验机，研究了M50NiL齿轮钢在变形温度为1123．15～1423．15K、应变速率为0．005~10s^-1条件下的变形行为，并对实测流变曲线进行了摩擦修正；基于应变速率和变形温度对金属高温变形的耦合效应，建立了基于Johnson-Cook（J—C）模型的耦合流变应力本构方程并进行了验证。结果表明：对试验钢流变曲线摩擦修正后，得到的流变应力比实测值小；经变形参数耦合修正后的J—C耦合本构方程计算得到的流变应力与摩擦修正后流变应力的平均相对误差为3．08％，其预测精度高于传统J—C本构方程（平均相对误差为14．31％）的。 展开更多

关键词 摩擦修正 热变形 johnson-cook(J—C)模型 本构方程

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15CrMoG耐高温合金钢Johnson-Cook本构模型建立与精度分析 被引量：6

7

作者 杨京 王伟 +2 位作者 张双杰 马世博 闫华军 《精密成形工程》 北大核心 2023年第9期159-167,共9页

目的掌握不同条件下15CrMoG的高温流变规律。方法在变形温度为1173.15、1273.15、1373.15、1473.15K,应变速率为5、10、15、20s^(-1)条件下,对15CrMoG进行等温压缩实验。根据实验数据构建15CrMoG的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率强... 目的掌握不同条件下15CrMoG的高温流变规律。方法在变形温度为1173.15、1273.15、1373.15、1473.15K,应变速率为5、10、15、20s^(-1)条件下,对15CrMoG进行等温压缩实验。根据实验数据构建15CrMoG的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率强化参数C和温度敏感系数D进行分别修正和同时修正。将修正后的3种模型预测值与实验值进行线性拟合,分别得到各模型的相关系数。引入相对误差ARE函数,计算不同条件下各模型的平均误差,通过对比得到精度较高的模型。结果15CrMoG具有温度和应变速率敏感性,高温流变曲线整体呈现先上升后平稳的趋势。拟合取值的局限性导致未修正的本构模型的精度较差。在较低变形温度下,修正后的模型均具有良好的预测精度,在高变形温度下,修正温度敏感系数的模型具有更好的适应性。3种修正模型预测值与实验值的线性相关系数均在0.9以上,具有良好的相关性。在低变形温度下,3种模型的相对误差均较小;在高变形温度下,修正温度敏感系数的Johnson-Cook模型具有较高的预测精度,最大误差为4.75%。结论对Johnson-Cook进行修正可更准确地描述15CrMoG的高温变形行为,其中修正温度敏感系数模型的误差最小,为推荐本构模型。 展开更多

关键词 15CrMoG 等温压缩实验 高温变形行为 johnson-cook本构模型 模型修正

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刨削式吸能结构用45号钢高应变率高温力学行为与本构模型研究 被引量：7

8

作者 何晓蕾 司志强 +3 位作者 陈璇臻 彭珊 彭勇 许平 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期215-222,共8页

为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1～1 500 s-1)和不同温度下(300～600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏... 为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1～1 500 s-1)和不同温度下(300～600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏感型材料。随着应变率的提高,材料屈服强度和极限强度有着明显提高,而温度升高则会使材料软化降低材料强度。基于实验结果,建立Johnson-Cook(J-C)本构模型来描述材料流变应力与应变率和温度之间的关系,并对温度软化参数进行线性修正,对率敏感性参数进行了二元二次回归修正。误差分析表明修正后的J-C本构模型在预测不同应变率下材料的力学特性时有更高的精确度。 展开更多

关键词 刨削式吸能结构用45号钢 SHTB 本构模型 johnson-cook修正模型

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一种高强度钢的动态力学本构参数识别和数值模拟

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作者 谢恒 吕振华 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期279-284,共6页

分析了N-1钢在不同应变率条件下(10-3～103 s-1)的应力应变关系实验结果,得到了N-1钢的应变率强化特性。修正了平板试件断裂面中心的真实应力,并通过对真实应变与最小截面的厚度缩减率关系的研究,得到了断裂面中心的真实应变,从而识别出... 分析了N-1钢在不同应变率条件下(10-3～103 s-1)的应力应变关系实验结果,得到了N-1钢的应变率强化特性。修正了平板试件断裂面中心的真实应力,并通过对真实应变与最小截面的厚度缩减率关系的研究,得到了断裂面中心的真实应变,从而识别出了N-1钢的修正Johnson-Cook本构模型的参数。利用所确定的本构关系模型,对N-1钢平板试件的杆-杆型冲击拉伸过程进行了数值模拟,模拟结果与实验结果较吻合,验证了采用的修正的Johnson-Cook本构模型参数的实验识别方法以及数值模拟方法的正确性。 展开更多

关键词 固体力学 本构模型参数 修正的johnson-cook本构模型 高强度钢 动态力学特性

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退火态增材制造AZ91D镁合金在极端条件下的力学行为 被引量：1

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作者 甘志鹏 涂灿 +3 位作者 陈剑斌 谢超 王永刚 汪小锋 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1268-1284,共17页

本研究使用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备了AZ91D镁合金(SLM-AZ91D),并对其进行去应力退火处理,采用微观组织表征与力学特性测试研究了退火态SLM-AZ91D镁合金在不同温度与应变速率等极端条件下的力学行为。结果表... 本研究使用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备了AZ91D镁合金(SLM-AZ91D),并对其进行去应力退火处理,采用微观组织表征与力学特性测试研究了退火态SLM-AZ91D镁合金在不同温度与应变速率等极端条件下的力学行为。结果表明:退火态SLM-AZ91D试样中主要包含α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)等相,不同区域的蜂窝结构存在明显差异,平均晶粒尺寸非常细小,仅为1.82μm,无明显织构;相较于打印态试样,退火态试样的平均显微硬度值提升了约26.7%;退火态试样的压缩流变应力在173~293 K时对温度不敏感,而在373~573 K时则表现出显著的温度软化效应;随着温度的升高,流变应力呈现下降趋势。尽管应变速率强化效应较弱,但退火态试样的流变应力仍随着应变速率的增大而逐渐增大。基于实验结果拟合了修正Johnson-Cook本构模型,该模型的计算结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 选区激光熔化 AZ91D镁合金 微观组织 力学行为 修正的johnson-cook本构模型

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金属铍的压缩变形行为 被引量：5

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作者 肖大武 邱志聪 +1 位作者 巫祥超 何立峰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期285-288,共4页

利用材料试验机及Hopkinson杆装置系统开展热等静压金属铍在不同温度下的静动态压缩力学行为研究,获得了温度、应变率对金属铍屈服强度和加工硬化行为的影响规律。结果表明:金属铍在压缩应力状态下呈现出良好的塑性,同时其力学性能具有... 利用材料试验机及Hopkinson杆装置系统开展热等静压金属铍在不同温度下的静动态压缩力学行为研究,获得了温度、应变率对金属铍屈服强度和加工硬化行为的影响规律。结果表明:金属铍在压缩应力状态下呈现出良好的塑性,同时其力学性能具有显著的应变率敏感性与热软化效应,屈服强度和流动应力随应变率提高呈明显增大趋势,随着温度升高逐渐降低。同时,室温下其加工硬化行为随着应变增大表现为分段硬化特征,随温度升高则趋于理想塑性。最后,采用修正的Johnson-Cook本构模型对实验结果进行了拟合,模型计算结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 固体力学 修正johnson-cook本构模型 材料试验机 SHPB 铍

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X80管线钢的动态力学性能研究 被引量：5

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作者 李星 曾祥国 +2 位作者 姚安林 陈华燕 刘云 《中国测试》 CAS 北大核心 2012年第3期39-42,共4页

为了研究高钢级管线钢X80的动态力学行为,利用分离式霍普金森压杆(简称SHPB)测量了X80钢在多种应变率(ε=500,1500,2500s-1)下的应变波形,用快速傅里叶变换对波形进行弥散修正,得到在不同应变率下的应力应变关系。基于实验获得的数据,... 为了研究高钢级管线钢X80的动态力学行为,利用分离式霍普金森压杆(简称SHPB)测量了X80钢在多种应变率(ε=500,1500,2500s-1)下的应变波形,用快速傅里叶变换对波形进行弥散修正,得到在不同应变率下的应力应变关系。基于实验获得的数据,对在有限元商业软件中广泛采用的Johnson-Cook动态强化模型进行拟合,得到X80钢在不同应变率下的Johnson-Cook本构模型的基本参数,计算结果与实验数据基本吻合。根据动态试验获得的数据而确定X80钢的动态本构关系,为研究X80钢高压埋地输气管道在各种冲击载荷作用下的动态响应提供了重要依据。 展开更多

关键词 固体力学 动态本构关系 Hopkinson BAR 弥散修正 johnson-cook模型 应变率效应 X80管线钢

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AISI D2钢力学性能尺寸效应实验研究 被引量：1

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作者 俞建超 姜峰 融亦鸣 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期83-88,共6页

为研究AISI D2钢力学性能尺寸效应现象,在常温下采用电子万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对3种不同剪切带宽度(分别为800,400,50μm)的帽形试样进行了准静态和动态加载实验.实验结果表明,流动应力和失效应变随着剪切带宽... 为研究AISI D2钢力学性能尺寸效应现象,在常温下采用电子万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对3种不同剪切带宽度(分别为800,400,50μm)的帽形试样进行了准静态和动态加载实验.实验结果表明,流动应力和失效应变随着剪切带宽度的减小而增大,但产生流动应力和失效应变尺寸效应现象的剪切带宽度不同.基于应变率强化项修正的Johnson-Cook本构模型,通过实验数据拟合得到材料的本构关系.研究表明,修正的Johnson-Cook本构模型与实验结果吻合较好. 展开更多

关键词 尺寸效应 AISID2钢 帽形试样 修正的johnson-cook本构模型 分离式霍普金森压杆

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