專利名稱：焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系建立方法及msc.marc二次開發(fā)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系建立方法及MSC. MARC ニ次開發(fā)，屬于彈塑性力學(xué)的有限元數(shù)值模擬領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
材料的本構(gòu)模型是焊接過(guò)程-機(jī)械耦合模擬的關(guān)鍵影響因素之一，決定著焊接應(yīng)力和變形數(shù)值模擬的精度。在熱處理強(qiáng)化金屬和冷作硬化金屬的焊接過(guò)程中，焊接熱歷史造成材料性能變化，即焊接過(guò)程的材料本構(gòu)關(guān)系因材料類別而異。焊接過(guò)程中涉及到的材 料力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，包括金屬變形中常見的蠕變變形、應(yīng)變硬化性質(zhì)，以及與材料內(nèi)部微觀組織變化直接相關(guān)的力學(xué)性質(zhì)演變，如第二相脫溶析出、退火、馬氏體相變引起的相變塑性、擴(kuò)散型相變引起的體積膨脹或收縮等。材料力學(xué)性能的變化顯著影響焊接過(guò)程應(yīng)力，應(yīng)變的演變和最后殘余應(yīng)カ和變形的分布。因此，需考察材料機(jī)械性能的溫度和變形歷史依賴性，以提高仿真精度。然而，在大多數(shù)焊接過(guò)程數(shù)值模擬中，所用材料模型并沒(méi)有考慮到焊接歷史對(duì)材料性能的影響。目前，MSC.MARC成為熱加工領(lǐng)域使用面最廣泛的有限軟件之一。采用有限元軟件MSC. MARC定義材料模型有兩方面問(wèn)題，ー是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)龐雜，如大量的不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線通過(guò)三維表格方式添加比較困難；另外，該軟件可施加的應(yīng)變硬化類型只有等向硬化，而隨動(dòng)硬化和混合硬化的定義均為無(wú)效命令，因此，無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有的模型靈活地施加與組織變化等有關(guān)的真實(shí)的材料本構(gòu)關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決目前無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有模型靈活地施加與組織變化等有關(guān)的真實(shí)的材料本構(gòu)關(guān)系的問(wèn)題，進(jìn)而提出一種焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系建立方法及MSC. MARC 二次開發(fā)。本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述材料本構(gòu)關(guān)系的建立方法的具體步驟如下步驟一、混合硬化是等向硬化和隨動(dòng)硬化的加權(quán)和，設(shè)定等向硬化和隨動(dòng)硬化的加權(quán)系數(shù)均為0. 5，等向硬化特征采用冪指數(shù)硬化規(guī)律表達(dá)為O =E e 0〈 O〈 O s①O=O s+m ( e pl)n o > o s ②公式①②中O為應(yīng)力，e為應(yīng)變，Os為初始屈服強(qiáng)度，E為楊氏模量，epl為等效塑性應(yīng)變，m為材料常數(shù)，n是材料成形的參數(shù)；步驟ニ、采用普拉格雙線性隨動(dòng)硬化模型表達(dá)式Clbij=Cdei/1 ③公式③中bu為背應(yīng)力，e upl為塑性應(yīng)變張量，C普拉格硬化模型常數(shù)；
步驟三、由單軸拉伸應(yīng)カ應(yīng)變關(guān)系和馮 米塞斯屈服條件可知，普拉格硬化模型常數(shù)C和塑性模量之間存在以下關(guān)系

權(quán)利要求
1.焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系建立方法，其特征在于材料本構(gòu)模型采用彈塑性和蠕變性質(zhì)表達(dá)，所述焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史的材料本構(gòu)關(guān)系建立方法的具體步驟如下 步驟一、混合硬化是等向硬化和隨動(dòng)硬化的加權(quán)和，設(shè)定等向硬化和隨動(dòng)硬化的加權(quán)系數(shù)均為O. 5，等向硬化特征采用冪指數(shù)硬化規(guī)律表達(dá)為σ =E ε 0< σ < σ s ①O=O s+m( ε ρ1)η σ > σ s ② 公式①②中σ為應(yīng)力，ε為應(yīng)變，σ s為初始屈服強(qiáng)度，E為楊氏模量，ε pl為等效塑性應(yīng)變，m為材料常數(shù)，η是材料成形的參數(shù)； 步驟二、采用普拉格雙線性隨動(dòng)硬化模型表達(dá)式 Clbij=Cd ε j/1 ③ 公式③中bu為背應(yīng)力，ε upl為塑性應(yīng)變張量，C普拉格硬化模型常數(shù)； 步驟三、由單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和馮·米塞斯屈服條件可知，普拉格硬化模型常數(shù)C和塑性模量之間存在以下關(guān)系
2.焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系的MSC. MARC 二次開發(fā)，其特征在于焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系的MSC. MARC 二次開發(fā)基于馮 米塞斯屈服準(zhǔn)則、關(guān)聯(lián)流動(dòng)和硬化模型，所述焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系的MSC. MARC 二次開發(fā)的具體步驟如下 步驟一、按照彈性關(guān)系計(jì)算應(yīng)力增量 A σ u= λ A ε kk δ jj+2G Δ e^· 其中，Δ σ u為應(yīng)力張量的增量，Δ ε kk為靜水應(yīng)變的增量，Λ eu為當(dāng)前的偏應(yīng)變?cè)隽浚?u為克羅內(nèi)爾符號(hào)，G為剪切模量，λ為拉梅常數(shù)，λ =E υ/(1+υ ) (1-2 υ )，υ為泊松比； 步驟二、根據(jù)馮·米塞斯屈服條件，計(jì)算試算應(yīng)力。"^
全文摘要
焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系建立方法及MSC.MARC二次開發(fā)，它涉及焊接熱循環(huán)溫度與熱變形歷史材料本構(gòu)關(guān)系建立方法及MSC.MARC二次開發(fā)，屬于彈塑性力學(xué)的有限元數(shù)值模擬領(lǐng)域。本發(fā)明為了解決目前無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有模型靈活地施加與組織變化等有關(guān)的真實(shí)的材料本構(gòu)關(guān)系的問(wèn)題。本發(fā)明的具體步驟為按照彈性關(guān)系計(jì)算應(yīng)力增量；根據(jù)馮米塞斯屈服條件，計(jì)算試算應(yīng)力；采用后進(jìn)歐拉算法對(duì)塑性應(yīng)變張量的微分進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得以積累塑性應(yīng)變?cè)隽繛樽宰兞康姆匠?；更新偏?yīng)力以及應(yīng)力；材料等向硬化的本構(gòu)關(guān)系；材料混合硬化的本構(gòu)關(guān)系，即二次開發(fā)后的材料本構(gòu)關(guān)系。本發(fā)明用于彈性力學(xué)的有限元豎直模擬領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102819633SQ201210264590
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者宋奎晶, 魏艷紅, 董志波, 鄭文健, 方坤, 馬瑞, 占小紅 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)