IC10金本构关系的神经网络模型.doc

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1、IC10合金本构关系的神经网络模型张宏建，温卫东，崔海涛，徐颖，郑鑫（南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016）摘要：为研究IC10合金在不同温度、不同应变率下的流变规律，本文利用材料试验机（MTS809）测得IC10合金在很宽的温度范围（25~800℃）和不同应变率（10-5~10-2s-1）内的应力-应变曲线。试验结果表明，在小于800℃及小应变率条件下IC10合金的流变行为表现为应变硬化。基于试验数据，本文建立了IC10合金本构关系的BP神经网络模型，该模型以应变值、应变率及温度作为输入量，流变

2、应力为输出量。与试验结果比较表明，BP神经网络模型的预测精度较高，这表明该模型可以精确的预测IC10合金在不同温度、不同应变率下的流变行为。关键词：IC10合金；神经网络；本构方程；金属间化合物；应力-应变关系中图分类号：TB125；TB35；TB741文献标识码：ANeuralnetworkmodelfortheconstitutiverelationshipofalloyIC10ZhangHongjian,WenWeidong,CuiHaitao，XuYing,ZhengXin(CollegeofEnergy

3、&PowerEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,Jiangsu,China)Abstract:InordertoinvestigatetheflowbehaviorsofalloyIC10,tensileexperimentswereconductedoverawiderangeoftemperatures(25~800℃)andstrainrates(10-5~10-2s-1)onaMaterialTes

4、tSystem(MTS809).Acloseobservationofthestress-straincurvesrevealsthatonlyworkhardeningbehaviorscanbeobservedduringdeformations.Basedontheexperimentaldata,theBPneuralnetworkmodelwasbuiltfordescribingtheflowbehaviorsofIC10atdifferentconditions.Inthemodel,thestra

5、in,strainrateandtemperatureareconsideredastheinputparameters,whiletheflowstressistheonlyoutputparameter.Computerresultsshowthatthepredicteddatafitwellwiththeexperiment,whichillustratesthattheBPneuralnetworkmodelcandescribetheflowbehaviorsofIC10atdifferentstra

6、inratesanddifferenttemperaturesaccurately.Keywords:alloyIC10;neuralnetwork;constitutivefunction;intermetalliccompounds;stress-straincurve1.引言由于Ni3Al基金属间化合物具有比刚度高、屈服应力高、密度低、熔点高和在较大温度范围内具有良好的延展性、抗氧化和抗蠕变能力等优点，使其作为高温材料在航空航天等领域得到了广泛的研究和应用[1]。IC10合金是最新的Ni3Al基合金之一，已

7、作为涡轮导向叶片使用的合金材料在新一代航空发动机上获得了应用[2]。迄今为止，很多研究人员主要致力于IC10合金的应用研究，如焊接性能[3]等，而有关IC10合金本构行为的研究报道较少。通常，建立材料本构模型的方法主要有两大类：（1）以连续介质力学和不可逆热力学为基础的宏观唯象学方法；（2）微细观力学方法，该方法从微细观的角度研究材料在外部环境作用下其微结构的形态和变化及其对材料宏观力学性能的影响。两类方法中，宏观唯象法发展相对成熟，目前应用较成功的几类唯象模型主要有内变量理论模型（如Miller模型[4],Bo

8、dner-Partom模型[5]等）和经验型模型（如Johnson-Cook模型[6]和ZA等）。其中，内变量理论模型主要存在参数众多并且难于确定，而且到大多参数是温度相关的，这增加了其应用难度；而Johnson-Cook模型虽然具有形式简单、参数较少等优点，但是该模型将材料的力学行为归结为应变效应、应变率效应和温度效应的简单相乘，使其在预测高温下IC10合金的流变行为时