(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210769498.2 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 河钢股份有限公司 地址 050023 河北省石家庄市体 育南大街 385号 (72)发明人 杨婷　张青　刘天武　董伊康　 刘需　王连轩　赵林林　 (74)专利代理 机构 石家庄冀科专利商标事务所 有限公司 13108 专利代理师 李桂琴 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种材料拉伸仿真对标优化分析系统与方 法 (57)摘要 本发明涉及一种材料拉伸仿真对标优化分 析系统与方法， 属于材料仿真分析系统及方法技 术领域。 本发明的技术方案是： 采用二次开发工 具对有限元仿真软件的前处理与后处理过程进 行二次开发编程， 建立拉伸试样 仿真对标分析的 全流程参数化数值分析系统。 本发 明的有益效果 是： 大大提高了材料仿真对 标分析过程的建模效 率与迭代分析效率， 减少实验成本； 适用范围广， 可对标分析的拉伸试样种类较多； 系统操作流程 简单， 降低人为 误差。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115099105 A 2022.09.23 CN 115099105 A 1.一种材料拉伸仿真对标优化分析系统， 其特征在于： 包含试样模型定义单元、 迭代定 义单元、 图形窗口单元和计算控制单元； 所述的模型定义单元包括试样名称、 试样类型、 试 样尺寸、 材料参数、 单元类型、 单元尺寸和加载位移配置； 迭代定义单元包括初始本构、 对标 曲线、 迭代次数和迭代拟合方式的配置； 图形窗口单元包括对标曲线图形界面和迭代本构 图形界面； 计算控制单 元包括计算文件 存储设置、 迭代进度窗口和程序运行与停止设置 。 2.根据权利要求1所述的一种材料拉伸仿真对标优化分析系统， 其特征在于： 所述的模 型定义单元中， 试样类型包含板状光滑拉伸试样、 板状缺口拉伸试样和棒状拉伸试样； 试样 尺寸包括试样标距长度、 试样标距宽度、 试样厚度、 试样直径和缺口直径； 材料参数包括但 不限于密度、 弹性模量、 泊松比和材料各向异性参数； 单元类型包括壳单元和实体单元； 单 元尺寸包括网格尺寸和断面网格数。 3.根据权利要求1所述的一种材料拉伸仿真对标优化分析系统， 其特征在于： 所述迭代 定义单元中， 迭代拟合方式包括但不限于Swift本构拟合、 Ludwick本构拟合、 Double ‑Voce 本构拟合、 Modified ‑Hockeh‑Sherby本构拟合、 多 项式拟合和不拟合。 4.一种材 料拉伸仿真对标优化分析 方法， 其特 征在于包 含以下步骤： （1） 用户在模型定义单元输入拉伸材料的名称， 选择拉伸试样的类型， 输入拉伸试样标 距段尺寸， 输入材 料参数， 输入单 元类型与尺寸， 输入位移载荷大小； （2） 用户在迭代定义单元上传材料初始本构曲线， 上传拉伸曲线， 选择迭代拟合方式， 输入迭代次数； （3） 用户在计算控制单元中选择计算文件存储位置， 点击程序运行按钮开始材料拉伸 仿真对标计算， 系统开启迭代进度窗口； （4） 迭代进度执行完毕， 窗口关闭， 在图形窗口单元对标曲线图形界面显示迭代对标后 拉伸曲线结果， 在对标曲线图形界面显示迭代优化后材 料本构曲线； （5） 打开文件 存储地址， 查看 计算结果文件与过程文件。 5.根据权利要求4所述的一种材料拉伸仿真对标优化分析方法， 其特征在于： 所述计算 结果文件包括输入参数文件、 材料本构参数迭代优化过程文件、 拉伸曲线迭代过程文件、 迭 代优化后的有限元模型文件与有限元计算结果文件和日志文件。 6.根据权利要求5所述的一种材料拉伸仿真对标优化分析方法， 其特征在于： 所述步骤 （3） 中， 材 料拉伸仿真对标计算包 含以下步骤： （a） 读取过程文件中的等效塑性应变PE_old和Mises_old， 拉伸曲线迭代过程文件中的 力Fsim_o ld和标距位移Usim_o ld； （b） 读取拉伸曲线文件的试验力Ftest_0与试验位移Utest_0， 并进行单调性检验与单 调性数据处 理； （c） 读取 材料初始本构曲线的塑性应 变Strain_0与输入真应力St ress_0； （d） 以等效塑性应变PE_old为插值点对输入塑性应变Strain_0与 输入真应力Stress_0 进行插值处 理， 得到插值后的Stai n_1与Stress_1； （e） 以标距位移Usim ‑old为插值点对试验位移Utest_0和试验力Ftest_0进行插值处 理， 得到插值后的Utest_1与Ftest_1； （f） 根据不限于如下的迭代公式计算优化后的输入本构曲线， 式 中eps为极小的值； Stress_2(i)=Ftest_1(i)/(Fsim_o ld(i)+eps)*St ress_1(i)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099105 A 2Strain_2(i)= Strain_1(i) （g） 查找迭代后最大应力值max(Stress_2)所在位置， 删除该位置后的应力应变数据； 进行 （Strain_2， Stress_2） 的单调性检查与处 理， 生成单调递增的 （St rain_3， Stress_3） ； （h） 根据迭代拟合方式对 （Strain_3， Stress_3） 进行数据拟合得到更新后的输入本构 曲线 （Strain_new， Stress_new） ， 并写入到过程文件中； 将更新后的材料本构参数写入迭代 优化后的有限元模型文件中， 生成新的有限元计算结果文件与拉伸曲线迭代过程文件， 得 到力Fsim_new和标距位移Usim_new； 完成一次迭代过程。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099105 A 3