【摘要】：隨著技術(shù)的革新，物理模擬和數(shù)值模擬技術(shù)在各個研究領(lǐng)域都獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，而模擬的精度，則取決于材料的本構(gòu)模型，因此，材料的本構(gòu)關(guān)系一直是材料與力學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。300M超高強(qiáng)度鋼具有良好的力學(xué)綜合性能，被大量應(yīng)用于飛機(jī)的承力構(gòu)件上。通過相應(yīng)的資料可以了解到300M鋼的室溫力學(xué)性能數(shù)據(jù)，但是關(guān)于該材料高溫塑性變形時的流變應(yīng)力的研究還很不足。本文主要對300M鋼的熱變形本構(gòu)模型以及金屬切削變形本構(gòu)模型進(jìn)行研究。論文的主要研究內(nèi)容包括： 首先，通過在熱模擬試驗機(jī)上進(jìn)行高溫壓縮實驗，得到300M鋼在一定變形條件范圍內(nèi)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，結(jié)合實驗結(jié)果分析各熱變形參數(shù)對流變應(yīng)力的影響，結(jié)果表明：在應(yīng)變速率不變的情況下，隨著溫度的升高，流變應(yīng)力顯著減小；在溫度不變的情況下，隨應(yīng)變速率的增大流變應(yīng)力也隨之增大。 其次，以高溫?zé)釅嚎s實驗得到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行熱變形本構(gòu)模型的研究，分別應(yīng)用Arrhenius方程以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種方法建立300M鋼的熱變形本構(gòu)模型，以表達(dá)流動應(yīng)力與變形溫度及應(yīng)變速率的關(guān)系。通過預(yù)測出的流變應(yīng)力值及其變化趨勢，分析評價以上兩種模型，，并指出兩種模型的優(yōu)劣點(diǎn)。 最后，分析并指出熱變形本構(gòu)模型與金屬切削模型之間的區(qū)別，并結(jié)合現(xiàn)有的切削變形本構(gòu)方程及實驗方法，依據(jù)實驗?zāi)康囊约艾F(xiàn)有的實驗條件，采用實驗與切削理論分析相結(jié)合的方法，確定求解Johnson-Cook模型的建模路線，即利用準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗以及正交切削實驗，通過對實驗結(jié)果的處理、計算，分別得到Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系式中的五個系數(shù)的值，從而得到300M鋼的Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系方程式。并基于AdvantEdge FEM軟件，導(dǎo)入求得的Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系，對正交切削過程進(jìn)行仿真模擬，通過仿真結(jié)果來驗證本構(gòu)模型的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:With the innovation of technology, physical simulation and numerical simulation technology have been more and more widely used in various research fields, and the accuracy of simulation depends on the constitutive model of materials. Therefore, The constitutive relation of materials has always been a hot research topic in the field of materials and mechanics. 300m ultra-high strength steel has good mechanical comprehensive properties and has been widely used in aircraft load-bearing components. The mechanical properties of 300m steel at room temperature can be obtained from the corresponding data, but the research on the Rheological stress of 300m steel during plastic deformation at high temperature is still very insufficient. In this paper, the hot deformation Constitutive Model and Metal cutting deformation Constitutive Model of 300m Steel are studied. The main research contents of this paper are as follows: firstly, the stress-strain curve of 300m steel in a certain range of deformation conditions is obtained by high temperature compression experiment on a thermal simulation testing machine. Combined with the experimental results, the influence of convective stress on each thermal deformation parameter is analyzed. the results show that the flow stress decreases significantly with the increase of temperature when the strain rate is constant. When the temperature is constant, the flow stress increases with the increase of strain rate. Secondly, based on the data obtained from high temperature hot compression experiment, the hot deformation constitutive model of 300m steel is studied, and the hot deformation constitutive model of 300m steel is established by using Arrhenius equation and BP neural network, respectively. To express the relationship between flow stress and deformation temperature and strain rate. By predicting the Rheological stress value and its changing trend, the above two models are analyzed and evaluated, and the advantages and disadvantages of the two models are pointed out. Finally, the difference between the thermal deformation constitutive model and the metal cutting model is analyzed and pointed out, and combined with the existing cutting deformation constitutive equation and experimental method, according to the experimental purpose and the existing experimental conditions, By using the method of combining experiment with cutting theory analysis, the modeling route of solving Johnson-Cook model is determined, that is, by using quasi-static compression experiment and orthogonal cutting experiment, the experimental results are processed and calculated. The values of five coefficients in the Johnson-Cook Constitutive relation are obtained respectively, and the Johnson-Cook Constitutive relation equation of 300m steel is obtained. Based on AdvantEdge FEM software, the Johnson-Cook constitutive relation is introduced to simulate the orthogonal cutting process, and the accuracy of the constitutive model is verified by the simulation results.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1

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本文編號：2481987