高温条件下基于虚场法的钛合金弹塑性参数识别与提取

作     者：李奇涵 马翔飞 高嵩 桑晔 王志远 孟尖尖 马祥 LI Qihan;MA Xiangfei;GAO Song;SANG Ye;WANG Zhiyuan;MENG Jianjian;MA Xiang

作者机构：长春工业大学机电工程学院长春130012 

出 版 物：《精密成形工程》 (Journal of Netshape Forming Engineering)

年 卷 期：2024年第16卷第2期

页      面：55-61页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(51805045) 吉林省科技厅重点攻关项目(20200401115GX) 吉林省科技厅重点研发项目(20210201052GX) 

主　　题：Ti-6Al-4V合金 VFM 参数识别 本构参数 热拉伸实验 

摘      要：目的准确表述TC4钛合金的力学性能,对TC4钛合金进行了单轴热拉伸实验,使用虚场法识别和提取不同高温条件下TC4钛合金的弹塑性参数。方法在不同试验温度(650、700、750℃)下,选用TC4钛合金(Ti-6Al-4V合金),按轧制方向以应变速率为0.1 s^(-1)进行热拉伸试验。采用立体数字图像相关系统(DIC)测量试样的真实应变,得到真实应力-应变曲线,并捕捉热拉伸过程中的随机点,计算出试样的真实应变场。通过虚场法(VFM)在试件的弹性阶段设置不同虚拟位移场,建立虚场方程组以识别不同试验组中的弹性模量和泊松比,利用JC本构模型建立适合试件塑性变形阶段的虚场方程,使用K-Means聚类算法提取模型中的塑性参数。结果在考虑计算误差的情况下,使用VFM识别出的弹性模量、泊松比与参考数值的加权相对误差分别在4.8%、6.4%以下;提取出的塑性参数可以用于建立JC本构模型,弹塑性参数的识别和提取均符合预期。结论使用VFM可以有效识别出TC4在不同高温条件下的弹性参数,K-Means聚类算法在提取塑性参数方面的效果较为显著。