ta15、tc11钛合金热变形材料本构模型研究

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1、摘要在热变形过程中，材料本构模型反映了材料的流动应力与变形温度、应变速率和材料微观组织变化之间的依赖关系，在先进塑性成形理论与技术研究发展中发挥着不可替代的作用。1A15、TCll钛合金因具有独特的优异性能在航空、航天等领域获得了日益广泛的应用，如何建立这两种材料热变形适用可靠的本构模型也是材料塑性成形前沿领域迫切需要研究解决的重要课题。为此，本文对采用BP神经网络和逐步回归法建立TAl5、TCll钛合金材料热变形过程的本构模型进行了系统的研究。主要研究内容和结果如下：采用等温恒应变速率压缩实验研究，揭示了TAl5、TCll钛合金热变形过程中变形温度、应变速率和应变

2、对流动应力的影响规律，发现TAl5、TCll钛合金流动应力受变形温度和应变速率影响显著，是热敏感型和应变速率敏感型材料。基于MATLAB软件平台，提出了一种合理选取隐含层层数及其节点数的方法，进而提出利用改进的trainbr算法来训练BP神经网络，建立了基于BP神经网络的TAl5、TCll的材料本构模型。结果表明：所建立的BP神经网络形式的本构模型具有很高的精度和预测能力，并可用来预测通常难以获得的数据点以扩充数据范围或减少获取材料特性的实验量。利用逐步回归法确定了影响流动应力的宏观可测变量(变形温度、应变速率和应变)的“最优”自变量子集，基于热压缩实验数据和部分神

3、经网络预测数据，利用最dx--乘估计算法求解模型回归参数值，建立了基于逐步回归法的TAl5、TCll的材料本构模型。实验值与回归计算值的对比表明：所建立的材料本构模型描述1．A15、TCll钛合金的热变形过程中所发生的动态软化过程(动态再结晶和动态回复)是合理可行的，且所建的材料本构模型形式简单，方便于应用到商用有限元软件所提供接口子程序中。材料本构模型是实现有限元数值模拟的前提条件之一。因此，本文基于商用有限元软件DEFORM平台所提供的流动应力子程序模块二次开发了接口子程序，已将TAl5钛合金回归模型嵌入到了软件中，验证了方法的可行性。关键词：TAl5钛合金，T

4、Cll钛合金，材料本构模型，trainbr算法，逐步回归法，流动应力子程序西北下业大学T学硕十学付论文AbstractDuringhotdeformationprocess，martialconstitutivemodeldescribesthedependenceofflowstressondeformationtemperature，strainrateandmicrocosmicsRBcturetransformation，andplaysanirreplaceableroleintheresearchanddevelopmentofadvancedplast

5、icformingtheoriesandtechnologies．TAl5andTClltitaniumalloyshavefoundanincreasinglywideapplicationinaerospaceindustrybecauseofitsexcellentproperties．Howtoconstructlogicalandreliablematerialconstitutivemodelsofthesetwomaterialshasbecomeanimportantproblemurgentlytobesolvedinfrontierfieldes

6、ofadvancedplasticforming．So，theestablishmentofTAl5andTCllconstitutivemodelsusingBPneuralnetworkandstepwiseregressionmethodrespectivelyhavebeenstudiedsystematicallyinthisdissertation．Abriefintroductiontotheprojectanditsmainachievementsareasfollows：Basedonthehotcompressionexperimentalstu

7、dyatisothermalconstantstrainrate，theinfluenceofdeformationtemperature、strainrateandstrainonflowstresshasacquiredinhotdeformationprocessofTAl5andTClltitaniumalloys．ItisfoundthatdeformationtemperatureandstrainratehaveallnotableinfluenceOntheflowstressofTAl5andTCll，andtheyarematerialsse