基于贝叶斯推断的冲压成形先进高强钢的材料参数反求

摘要

对汽车车身进行准确的力学分析，必须以精确的材料性能参数为基础。冲压成形后的钢板的材料特性与原始板料相比存在较大差异，且运用目前的材料参数反求方法难以对冲压成形钢板的参数进行获取。因此，研究一种获取冲压成形板料的材料参数反求方法是非常有意义的。
　　针对传统的直接试验法以及基于试验与仿真结合的混合数值法不适合冲压成形试件的材料参数反求问题和忽略不确定性的缺点，本文在基于硬度试验对冲压成形试件分区的基础上，将贝叶斯推断引入到冲压成形高强钢的材料反求中，完成了DP590冲压成形试件的材料参数反求，具体的工作内容如下：
　　(1)详细地论述了考虑冲压成形因素的仿真分析的研究现状以及目前材料参数反求的主要方法，在此基础上确定了基于贝叶斯推断的材料参数反求方法作为本文的使用方法;从机理出发阐述了冲压成形对材料性能影响的因素。
　　(2)为了具体研究冲压成形对高强钢材料性能的影响，本文选用DP590作为实验材料，参照某款汽车的B柱加强板的形状设计制作了一种冲压成形试件;采用TriboIndenter纳米压痕力学测试系统对冲压成形试件进行纳米压痕试验，根据得到的硬度结果对试件进行了分区，将试件分为了4个区域。
　　(3)为了充分考虑各分区材料参数反求中的不确定性，本文将贝叶斯推断引入到材料参数反求中，确定了基于贝叶斯推断的材料参数反求方法作为本文的使用方法。结合纳米压痕试验结果与该方法对自制的冲压成形试件各区域分别进行Johnson-Cook本构模型的参数反求，得出不同区域参数的后验概率密度函数，然后通过马尔科夫链蒙特卡罗方法(MCMC)对每个参数的后验概率密度函数进行抽样得到了各参数的期望以及方差。
　　(4)参数反求结果验证。本文给出了两种验证方式，首先将反求获取的各分区的参数带入到压痕有限元模型中进行仿真计算，对比仿真计算的结果与压痕试验结果;其次对比基于DIC测量的冲压成形试件的单向拉伸试验结果与仿真结果。两种验证方式的结果都表明获取的各区的材料参数具有很高的准确性。

目录

声明

摘要

插图索引

第1章 绪论

1．1 研究背景以及意义

1．2 考虑冲压成形因素的仿真分析的研究现状

1．3 材料参数反求技术的研究现状

1．4 技术路线与主要内容

第2章 冲压成形对材料性能的影响以及实验设计

2．1 引言

2．2 冲压成形对材料性能的影响机理

2．3 实验方案以及结果分析

2．3．1 实验材料

2．3．2 DP590的力学性能检测

2．3．3 冲压成形试件制备

2．3．4 纳米压痕试验

2．4 本章小结

第3章 基于贝叶斯推断的材料参数反求方法

3．1 引言

3．2 贝叶斯定理

3．2．1 先验信息

3．2．2 似然函数

3．2．3 后验概率密度函数的抽样

3．3 基于贝叶斯推断的材料参数反求方法

3．3．1 正问题模型

3．3．2 基于贝叶斯推断的反问题模型

3．3．3 反求流程

3．4 结果与分析

3．4．1 克里金代理模型

3．4．2 反求结果

3．7 本章小结

第4章 参数反求结果验证

4．1 引言

4．2 压痕试验验证

4．3 基于DIC测量的冲压成形试件的单向拉伸试验验证

4．3．1 基于数字图像相关技术(DIC)单向拉伸试验

4．3．2 冲压成形试件的单向拉伸试验有限元仿真

4．3．3 验证结果

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文