(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 202210636501.3 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 厦门大学 地址 361000 福建省厦门市思明南路42 2号 (72)发明人 陈云　陈树远　侯亮　卓光晨　 卜祥建　 (74)专利代理 机构 厦门市首创君 合专利事务所 有限公司 3 5204 专利代理师 林燕玲 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 17/18(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于识别钛合金切削用J-C本构参数的 方法和装置 (57)摘要 一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的 方法和装置， 包括： 1)用数控车床和测力计进行 钛合金车削实验， 获得实验切削力； 2)选用J ‑C本 构模型并采用多水平正交设计多组参数， 将参数 带入二维车削仿真模型中获取不同组参数下的 仿真切削力； 3)参数识别以最小化仿真误差为目 标， 进行回归分析及迭代优化， 在迭代优化过程 中不断调整本J ‑C本构模型的参数， 将每一组参 数对应的切削力与实验切削力对比得到误差， 当 误差小于设定的标准值时， 算法停止迭代， 得到 优化后的J ‑C本构模型中的参数。 本发明不仅节 约时间与成本， 还有效地提高了材料本构参数获 取精度， 保证 了仿真结果的准确性。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 115270542 A 2022.11.01 CN 115270542 A 1.一种用于识别钛 合金切削用J ‑C本构参数的方法,其特 征在于， 包括： 1)用数控车床和 测力计进行钛 合金车削实验， 获得实验切削力； 2)选用J‑C本构模型并采用多水平正交设计多组参数， 将参数带入二维车削仿真模型 中获取不同组参数 下的仿真切削力； 3)参数识别以最小化仿真误差为目标， 进行回归分析及迭代优化， 在迭代优化过程中 不断调整本J ‑C本构模型的参数， 将 每一组参数对应的切削力与实验切削力对比得到误差， 当误差小于设定的标准 值时， 算法停止迭代， 得到优化后的J ‑C本构模型中的参数。 2.如权利要求1所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法,其特征在于， 所述J‑C本构模型如下： 其中， σ 是流动应力， ε是塑性应变， 是应变率， 是参考应变率， T是工件材料温度， Tr 是室温， Tm是工件熔点， A、 B、 C、 m和n是模型常数， 分别表示屈服应力、 硬化模量、 应变率敏感 系数、 热软化系数和硬化系数。 3.如权利要求1所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法,其特征在于， 所述采用多水平正交设计多组参数具体为： 查阅文献中常用的三组本构参数取值， 每个参 数的上下限为三组本构参数中该参数的最大值与最小值， 并在取值范围内确定每个参数的 五个水平， 进行五因素五水平的正交试验。 4.如权利要求2所述的一种用于识别钛 合金切削用J ‑C本构参数的方法， 其特 征在于， 步骤3)中， 所述 误差为仿真切削力和实验切削力的绝对误差： f(A,B,C,m,n)＝mi n{|Ftest‑Favg|} 其中Ftest是仿真切削力， Favg是实验平均切削力。 5.如权利要求1所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法， 其特征在于， 还包括有步骤4)评估优化后的J ‑C本构模型中的参数在钛合金切削力预测的准确性， 具体 如下： 4.1)用五轴加工中心与测力计进行钛 合金铣削实验， 得到实验切削力； 4.2)将步骤3)中得到的优化后的J ‑C本构模型中的参数， 代入三维铣削有限元仿真模 型之中得到仿真铣削力， 将其与步骤4.1)得到实验切削力进行比对， 评估识别钛合金切削 用J‑C本构参数的精度。 6.如权利要求1所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法， 其特征在于， 所述二维车削仿真模型的构建方法如下： (a)建立刀具和工件 模型； (b)输入刀具和工件的材 料参数， 定义平面应力/应 变厚度； (c)设定单 元类型为四边形 单元； (d)网格划分， 对被切削部分进行网格的加密； (e)定义分析步时间， 选择需要输出的场输出、 历程输出 数据； (f)设定边界条件， 定义车刀为刚体， 并赋予移动速度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270542 A 2(g)仿真求 解， 输出力分析 结果。 7.如权利要求5所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法， 其特征在于， 所述三维铣削有限元仿真模型的构建方法如下： (a)建立刀具和工件 模型； (b)输入刀具和工件的材 料参数； (c)设定单 元类型为四面体单 元； (d)网格划分， 对被切削部分进行网格的加密； (e)定义分析步时间， 选择需要输出的场输出、 历程输出 数据； (f)设定边界条件， 定义 铣刀为刚体， 并赋予移动和转动速度； (g)仿真求 解， 输出力分析 结果。 8.如权利要求1所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法， 其特征在于， 步骤3)中采用误差反向传播神经网络进行回归。 9.如权利要求1所述的一种用于识别钛合金切削用J ‑C本构参数的方法， 其特征在于， 步骤3)中参数识别以最小化仿真误差为目标， 使用粒子群算法来进行参数的准确获取。 10.一种用于识别钛 合金切削用J ‑C本构参数的装置， 其特 征在于： 钛合金车削实验 模块， 用数控车床和 测力计进行钛 合金车削实验， 获得实验切削力； 二维车削仿真模块， 选用J ‑C本构模型并采用多水平正交设计多组参数， 将参数带入二 维车削仿真模型中获取不同组参数 下的仿真切削力； 参数优化模块， 参数识别以最小化仿真误差为目标， 进行回归分析及迭代优化， 在迭代 优化过程中不断调整本J ‑C本构模型 的参数， 将每一组参数对应的切削力与实验切削力对 比得到误差， 当误差小于设定的标准值时， 算法停止迭代， 得到优化后的J ‑C本构模型中的 参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270542 A 3