(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 202210652273.9 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 宋清华　冀寒松　赵有乐　刘战强　 王兵　杜宜聪　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 黄海丽 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建 模方法及系统 (57)摘要 本发明公开了考虑应变率的晶体金属材料 直角微切削建模方法及系统； 其中所述方法， 包 括： 定义微切削工况； 基于微切削工况对工件实 现晶粒尺度微结构建模， 得到工件微结构模型； 基于微切削工况， 定义考虑应变率效应的晶粒尺 度微切削材料行为， 得到本构模型； 基于本构模 型， 对不同应变率范围下的晶粒尺度本构参数进 行标定； 基于微切削工况、 工件微结构 模型、 本构 模型以及本构参数， 建立晶粒尺度直角微切削有 限元仿真模 型， 实现考虑应变率效应的晶体材料 微切削过程的模拟。 权利要求书2页 说明书13页 附图6页 CN 114974478 A 2022.08.30 CN 114974478 A 1.考虑应 变率的晶体金属材 料直角微切削 建模方法， 其特 征是， 包括： 定义微切削工况； 基于微切削工况对工件实现晶粒尺度微结构建模， 得到 工件微结构模型； 基于微切削工况， 定义 考虑应变率效应的 晶粒尺度微切削材 料行为， 得到 本构模型； 基于本构模型， 对不同应 变率范围下的 晶粒尺度本构参数进行 标定； 基于微切削工况、 工件微结构模型、 本构模型以及本构参数， 建立晶粒尺度直角微切削 有限元仿真模型， 实现考虑应 变率效应的 晶体材料微切削过程的模拟。 2.如权利要求1所述的考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建模方法， 其特征是， 基 于微切削工况对工件实现晶粒尺度微结构建模， 得到 工件微结构模型； 具体包括： 获取三维真实晶粒尺度微结构信息； 基于三维真实晶粒尺度微结构信息， 提取工件建模区域的 晶粒尺度微结构信息； 基于工件建模区域的 晶粒尺度微结构信息， 建立工件的伪随机晶粒尺度微结构模型。 3.如权利要求1所述的考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建模方法， 其特征是， 基 于微切削工况， 定义考虑应变率效应的晶粒尺度微切削材料行为， 得到本构模型； 具体包 括： 定义考虑应变率效应的晶体弹性行为； 定义考虑应变率效应的晶体塑性行为； 定义考 虑应变率效应的损伤演化行为。 4.如权利要求1所述的考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建模方法， 其特征是， 基 于本构模型， 对不同应 变率范围下的 晶粒尺度本构参数进行 标定； 具体包括： 采用恒应 变率本构参数二次标定方式， 获取不同应 变率下的参数； 选定参考应变率与相应的本构参数参 考值， 计算出不同应 变率下的修 正系数。 5.如权利要求4所述的考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建模方法， 其特征是， 采 用恒应变率本构参数二次标定方式， 获取不同应 变率下的参数； 具体包括： 建立服从真实晶粒尺寸分布、 取向分布以及取向差分布的微结构依赖代表性体积元模 型； 开展晶粒尺度微拉伸仿真， 并将宏观试验和微观仿真的平均拉伸真应力 ‑真应变曲线 进行对比以确定最佳的代 表性体积元模型， 并标定出贴近材 料真实性能的本构参数。 6.如权利要求4所述的考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建模方法， 其特征是， 选 定参考应变率与相应的本构参数参 考值， 计算出不同应 变率下的修 正系数； 具体包括： 通过拉伸试验获取中应变率小于设定阈值下的真实材料变形行为， 通过分离式霍普金 森压杆试验获取应 变率大于等于设定阈值下的真实材 料行为； 采用恒应 变率本构参数二次标定法， 标定出指定应 变率下的 晶粒尺度本构参数； 选定其中的一个应变率作为参考应变率， 将该应变率下的本构参数作为参考值， 计算 出不同应 变率下的本构参数修 正系数。 7.如权利要求1所述的考虑应变率的晶体金属材料直角微切削建模方法， 其特征是， 基 于微切削工况、 工件微结构模型、 本构模型以及本构参数， 建立晶粒尺度直角微切削有限元 仿真模型， 实现考虑应 变率效应的 晶体材料微切削过程的模拟； 具体包括： 根据微切削工况， 在ABAQUS软件中建立晶粒尺度直角微切削有限元仿真模型； 同时为 提高仿真效率， 仅在局部区域开展晶粒尺度材料行为模拟， 其他区域开展连续介质尺度材权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114974478 A 2料行为模拟； 在仿真过程中， 利用材料点的等效Mises应变实时计算其应变率； 然后， 根据应 变率， 通过线性插值实时计算材料点的瞬时晶粒尺度本构参数， 实现晶体材料微切削过程 的晶粒尺度材 料变形行为模拟。 8.考虑应 变率的晶体金属材 料直角微切削 建模系统， 其特 征是， 包括： 工况定义模块， 其被 配置为： 定义 微切削工况； 建模模块， 其被配置为： 基于微切削工况对工件实现晶粒尺度微结构建模， 得到工件微 结构模型； 行为定义模块， 其被配置为： 基于微切削工况， 定义考虑应变率效应的晶粒尺度微切削 材料行为， 得到 本构模型； 标定模块， 其被配置为： 基于本构模型， 对不同应变率范围下的晶粒尺度本构参数进行 标定； 仿真模块， 其被配置为： 基于微切削工况、 工件微结构模型、 本构模型以及本构参数， 建 立晶粒尺度直角微切削有限元仿真模型， 实现考虑应变率效应的晶体材料微切削过程的模 拟。 9.一种电子设备， 其特 征是， 包括： 存储器， 用于非暂时性存 储计算机可读指令； 以及 处理器， 用于运行 所述计算机可读指令， 其中， 所述计算机可读指令被所述处理器运行时， 执行上述权利要求1 ‑7任一项所述的 方法。 10.一种存储介质， 其特征是， 非暂时性地存储计算机可读指令， 其中， 当所述非暂时性 计算机可读指令由计算机执 行时， 执行权利要求1 ‑7任一项所述方法的指令 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114974478 A 3