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原文传递一种预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法

专利名称：	一种预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法
摘要：	本发明的一种预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，包括步骤1：通过试验获取常温常压状态的宏观材料低速和高速拉伸试验数据，绘制应力应变曲线；步骤2：利用分子动力学方法模拟计算材料在常温下的应力应变曲线；步骤3：对比分子动力学方法计算的应力应变曲线与试验测试的应力应变曲线，若对比结果相差较大，调整分子动力学方法的仿真参数，重新计算，直到计算结果与试验结果相符，保存最佳的仿真参数；步骤4：调整温度和应变速率，在最佳的仿真参数条件下，利用分子动力学方法模拟计算材料在高温高速下的应力应变曲线。该方法应用分子动力学方法，能够模拟计算出不同温度、不同应变速率的材料应力应变曲线，大大降低了试验成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	本钢板材股份有限公司
发明人：	郭晶;孟庆刚;杨天一;王亚芬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910196780.4
公开号：	CN109781531A
代理机构：	沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	陈曦
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	117000 辽宁省本溪市平山区人民路16号
主权项：	1.一种预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：通过试验获取常温常压状态的材料试样的低速和高速拉伸试验数据，绘制应力应变曲线；步骤2：利用分子动力学方法模拟计算材料试样在常温下的应力应变曲线；步骤3：对比分子动力学方法计算的应力应变曲线与试验测试的应力应变曲线，如果对比结果相差较大，调整分子动力学方法的仿真参数，重新进行计算，直到计算结果与试验结果相符，保存最佳的仿真参数；步骤4：调整温度和应变速率，在最佳的仿真参数条件下，利用分子动力学方法模拟计算材料在高温高速下的应力应变曲线。 2.如权利要求1所述的预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：步骤1.1：加工试样，试样包括夹持端、平行段和加载端；步骤1.2：在试样表面粘贴应变片，并在平行段喷漆；步骤1.3：将试样的夹持端固定在夹具内并配有力传感器，连接好应变片并设置应变仪的参数；步骤1.4：加载预先设定的测试程序，输入应变率，启动高速摄像系统，在试样的加载端施加动能开始试验；步骤1.5：提取测试结果，导出应力应变曲线。 3.如权利要求2所述的预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，其特征在于，所述步骤1.4中在常温、常压状态下分别选取0.001/s和1000/s的应变速率进行测试。 4.如权利要求2所述的预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1：建立仿真模型，模型长、宽和厚度与加工试样的平行段相同，定义材料类型，粒子之间选取镶嵌原子法EAM势函数；步骤2.2：定义边界条件，在X，Y方向施加刚性边界，在Z方向施加周期性边界；步骤2.3：加载时间步长为Δt＝1fs，在室温下自由弛豫200000步，使几何模型系统中原子在原子间作用的影响下达到真实物理状况下的初始构型；步骤2.4：施加载荷约束，约束左端长度区域2.5mm的原子在X,Y,Z方向上的位移为零，右端长度区域2.5mm的原子，施加沿Z方向的应变速率载荷为0.001/s，中间部分为试样变形部分，设置计算步数10000000；步骤2.5：根据下列公式计算得到应力：其中，n为粒子总数，为粒子i和j之间的作用力，为粒子距离，Ω为试样的体积；步骤2.6：每隔10000步记录一次时间步数及应力值，模拟结束，得到时间步数-应力的变化曲线；步骤2.7：根据下式，依据时间步数计算得到应变，并计算得到常温下应变速率为0.001/s和1000/s的材料的应力应变曲线： εz＝Δεz·Δt·nstep 其中，Δεz为应变速率，nstep为计算步数，Δt为时间步长。 5.如权利要求4所述的预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，其特征在于，所述步骤2.1中定义材料类型具体为：定义粒子晶格类型、粒子坐标、粒子质量和初始速度。 6.如权利要求4所述的预测材料高温高应变速率下的应力应变曲线的方法，其特征在于，所述步骤3中调整分子动力学方法的仿真参数具体为：调整NPT系综设置参数，包括恒温器和稳压器命令设置；调整EAM势函数命令的关键字参数设置。
所属类别：	发明专利