[发明专利]确定等径角挤压工艺中晶粒尺寸的方法

摘要

一种确定等径角挤压工艺中晶粒尺寸的方法，首先等径角挤压成形过程中材料位移的有限元求解，通过中心差分求解节点位移，由位移与应变的关系式计算应变，按照弹性本构关系获得试算应力，投影到晶粒滑移系与晶界上得到晶内和晶界试算剪切应力，试算晶粒晶内滑移系和晶界的剪切应力，如未超过临界剪切应力，则晶粒尺寸不变，否则计算新的位错密度及晶粒尺寸；按位错耦合差分方程由晶内和晶界上的剪切应变率分别确定晶内和晶界的位错密度增量，更新位错密度，再通过位错密度计算当前状态下的晶粒尺寸。本发明能获得多道次反复挤压变形过程中材料的晶粒尺寸，为等径角挤压工艺提供获得相应晶粒尺寸的挤压角度、挤压道次等挤压工艺参数的设计依据。

主权项

1、一种确定等径角挤压工艺中晶粒尺寸的方法，其特征在于，包括如下步骤：1).等径角挤压成形过程中材料位移的有限元求解将等径角挤压金属坯料进行有限元离散，划分成若干个有限单元，并赋予这些单元相应的材料特性参数，建立等径角挤压成形过程的动态显式有限元方程；2).确定晶粒剪切应变率与临界剪切应力根据位移与应变的关系式，通过节点位移计算应变值，然后由应力与应变之间的弹性本构关系得到试算应力，将每个有限元单元看成一个晶粒，按晶粒取向方位把试算应力分别投影到晶粒的滑移系与晶界上，得到滑移系与晶界上的试算剪切应力；试算晶粒晶内滑移系和晶界的剪切应力，如未超过临界剪切应力，则晶粒尺寸不变，否则计算新的位错密度及晶粒尺寸；3).确定当前状态下的晶粒尺寸根据位错耦合差分方程，由晶内和晶界上的剪切应变率分别确定晶内和晶界的位错密度增量，与原来的位错密度迭加后即为新的位错密度，再由位错密度与晶粒尺寸的关系式得到当前状态下的晶粒尺寸；4).变形与晶粒尺寸结果输出采用常规有限元后处理方法，输出材料在金属材料的等径角挤压过程中的变形构形，并以等值线形式显示出各个时间步的晶粒尺寸值，为等径角挤压工艺提供挤压工艺参数依据。