机械工程学报

作者：陈冰, 刘卫, 罗明, 张晓腾

单位：西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室 西安 710072

关键词：本构模型,高温合金,逆向辨识,直角切削；

基金：国家自然科学基金（51575453）和国家科技重大专项（2017ZX04011001）资助项目。

随着计算机技术的发展，有限元仿真越来越广泛应用于切削加工中参数优化、切削机理研究等领域。John-Cook （J-C）本构模型是高温合金切削仿真的基础，关系到仿真结果的准确性与可靠性。针对传统的霍普金森杆试验（Split Hopkinsonpressure bar，SHPB）获得的材料流动特性不能准确描述切削加工中材料的热塑性变形，其参数辨识的结果与实际切削状况有较大偏差的问题。提出了一种基于OXLEY切削理论和直角切削试验相结合的高温合金J-C本构参数逆向辨识方法。首先，基于不等分剪切区模型，给出了切削过程中应变、应变率、剪切区温度的分布规律；然后，针对传统车削与二维仿真模型无法直接比较的问题，设计并搭建了直角切削试验平台；最后，基于不等分剪切区模型与直角切削试验，分别计算了主剪切面流动应力的理论值和试验值，在给定本构参数约束条件下，以理论值与试验值差距最小为目标函数，通过遗传算法搜索本构参数的最优组合，实现了5个J-C本构参数（初始屈服应力A，应变强化系数B，应变率强化系数C，热软化系数m，加工硬化指数n）的最小二乘辨识。最后，将获得J-C本构参数的仿真值与试验结果进行对比，验证了逆向辨识方法的可行性与本构模型的准确性。

来源：2019年第7期

《机械工程学报》期刊编辑部

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