基于数字图像相关技术的材料塑性本构模型参数辨识

发布时间：2021-08-07 13:16

　　表面完整性是加工质量好坏的重要评判方式,而金属切削加工过程中的应力、应变、温度等中间物理量直接影响到表面完整性,描述这些物理量变化规律的本构模型在切削加工研究中起到了重要作用。过去用于辨识本构模型参数的方法,包括标准材料测试、基于切削模型或仿真的辨识方法都存在各种各样的局限性。本文基于原位高分辨率成像、数字图像相关（DIC）技术以及正交切削的分析模型,提出一种新的实验-分析混合方法辨识材料塑性本构模型参数,特别适用于高应变和应变率的工况。本文取得研究成果包括:1.搭建了一套实验平台,使用硬质合金刀具切削经过特殊预处理的镍铝青铜合金试样,通过双帧相机获取散点图表示切削过程,通过测力仪测量力信号。2.基于DIC方法,由散点图得到速度场。由速度场得到流线,以及由其梯度信息得到应变率场。应变率沿流线积分得到应力场。分析第一剪切变形区与第三剪切变形区的应变率分布与应变分布,符合切削机理。3.由应变与应变率估算剪切带上的平均温度,通过Johnson-Cook本构模型以预设的本构参数得到应力分布。应力在剪切带上积分得到剪切力,与测力仪测量值匹配,通过最小二乘法优化求解可以确定本构模型系数。4.以该方... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实验装置

图 2.2 相机(a)及激光器(b)工作时序外还有反光镜，用于转变光路，是为了适应与节约车床空间。实验材料与加工条件铝青铜具有高强度、高耐磨性和抗应力腐蚀性等优异特性，使其广泛应桨制造。本实验选用它作为切削加工对象，其化学式为 ZnCuAl9Fe4Ni4分如表 2.1 所示。表 2.1 工件材料镍铝青铜的化学成分元素 Cu Al Fe Ni Mn Zn Sn Pb含量（%） 80.30 9.28 4.45 4.24 1.42 0.0076 0.011 0.022标准含量（%） 77-82 7-11 2-6 3-6 0.5-4 ≤1 ≤0.1 ≤0.03过线切割将块状镍铝青铜材料切割成 40*20*2.5 的片状，其几何形状如

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文是进行预切削，切削后的弧线与圆柱状工件夹具及三转卡盘同心。考虑工件表面产生均匀的纹理，这些纹理会对后续的处理造成不良影响，于磨去除，打磨在 Struers 公司生产的 Tegramin-30 自动研磨抛光机上完 220 粒度的金刚石磨盘，打磨完成的工件表面无明显划痕或其它缺陷砂处理，对工件表面以一定压力喷射 320 粒度的玻璃砂粉末，在表面密的散斑。经预处理后的工件表面如图 2.3③所示，未喷砂位置呈镜面呈灰暗色，在双帧相机拍摄下能看到布满不均匀的散斑，图中为示例整个表面均进行喷砂。

【参考文献】：
期刊论文
[1]含能材料的高应变率响应实验[J]. 卢芳云,林玉亮,王晓燕,吴会民.  火炸药学报. 2006(01)



本文编号：3327864