铝合金材料蠕变模型参数优化反演方法.pdf

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1、第４５卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．５２０１５年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１５铝合金材料蠕变模型参数优化反演方法１２１李守巨，上官子昌，王颂（１．大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连１１６０２４；２．大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连１１６０２３）摘要：基于铝合金材料单轴拉伸蠕变实验观测数据，提出了铝合金材料蠕变模型参数优化反演方法。针对３种典型的铝合金材料，分别反演确定了Ｎｏｒｔｏｎ-Ｂａｉｌｅｙ和Ｐｒａｎｄｔｌ-Ｇａｒｏｆａｌｏ蠕变模型中的参数。计算结果表明，蠕变应变

2、与时间的（０．２～０．４）次幂成正比，与等效应力的（６．０～７．６）次幂成正比。对于７０５０和７Ｂ０４铝合金材料，Ｐｒａｎｄｔｌ-Ｇａｒｏｆａｌｏ蠕变模型给出了较高的预测精度。对于７０７５铝合金材料，Ｎｏｒｔｏｎ-Ｂａｉｌｅｙ蠕变模型给出了较高的预测精度。铝合金材料蠕变模型预测的应变与实验值基本一致，验证了所提出模型参数反演方法的有效性。关键词：蠕变应变；模型参数反演；优化方法；Ｎｏｒｔｏｎ-Ｂａｉｌｅｙ蠕变模型；Ｐｒａｎｄｔｌ-Ｇａｒｏｆａｌｏ蠕变模型中图分类号：Ｏ３４５，Ｏ３４８文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０５-０００５

3、-０３EstimatingParametersofCreepModelsofAluminumAlloyMaterialswithOptimizationAlgorithm１２１ＬＩＳｈｏｕ-ｊｕ，ＳＨＡＮＧＧＵＡＮＺｉ-ｃｈａｎｇ，ＷＡＮＧＳｏｎｇ（１．StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment，DalianUniversityofTechnology，Dalian１１６０２４，China；２．InstituteofMarineandCivilEngineering，Dal

4、ianOceanUniversity，Dalian，１１６０２３，China）Abstract：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｖｅｒ－ｓｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｗｉｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｏｎｃｒｅｅｐｅｘｐｅｒｉ－ｍｅｎｔｓｆｏｒａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｆｏｒｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ

5、ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｓｂｏｔｈｆｏｒＮｏｒｔｏｎ-ＢａｉｌｅｙａｎｄＰｒａｎｄｔｌ-Ｇａｒｏｆａｌｏｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｔｉｍｅｅｘｐｏｎｅｎｔ（γ＋１）ｉｎｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｃｈａｎｇｅｓｆｒｏｍ０．２ｔｏ０．４，ａｎｄｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｅｘｐｏ－ｎｅｎｔ（β）ｉｎｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｃｈａｎｇｅｓｆｒｏｍ６．０ｔｏ７．６．Ｆｏｒ７０５０ａｎｄ７Ｂ０４ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌｓ

6、，Ｐｒａｎｄｔｌ-Ｇａｒｏｆａｌｏｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｓｈｏｗｓｈｉｇｈｅｒｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｆｏｒ７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌ，Ｎｏｒｔｏｎ-Ｂａｉ－ｌｅｙｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｓｈｏｗｓｈｉｇｈｅｒｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｃｒｅｅｐｓｔｒａｉｎｓｂａｓｅｄｏｎｅｓｔｉｍａｔｅｄｐａ－ｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｓａｇｒｅｅｗｅｌｌｗｉｔｈｏｂｓｅｒｖｅｄｏｎｅｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｐｒｏｐｏｓｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａ－

7、ｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｖａｌｉｄａｔｅｄｆｒｏｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ．Keywords：ｃｒｅｅｐｓｔｒａｉｎ；ｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；Ｎｏｒｔｏｎ-Ｂａｉｌｅｙｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌ；Ｐｒａｎｄｔｌ-Ｇａｒｏｆａｌｏｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌ引言第二阶段（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｒｅｅｐ），又称为稳态蠕变阶段。如果构件的应力较大，材料的蠕变可能进入第三阶段材料的蠕变行为是指在一定应力作用下，构件的（

8、Ｔｅｒｔｉａｒｙｃｒｅｅｐ），又称为蠕变加速区或者蠕变破坏区。不可逆变形随着时间的增加而增长的力学现象。构件