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

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0.5s-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.     

基于Level Set方法的40CrMnMoA合金钢的奥氏体晶粒长大模型

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。     

X12合金钢高温拉伸行为及Voce本构模型参数反求方法

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。