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申请/专利权人：浣江实验室;浙江大学

摘要：本发明公开了一种基于神经网络‑有限元耦合系统计算梯度纳米结构材料深度方向本构关系分布规律的方法，按相同加工工艺制备m+1根梯度纳米结构圆棒试样，以梯度层厚度为单位对m+1根梯度纳米结构圆棒试样分别进行不同程度的电解；对每一根电解后的梯度纳米结构圆棒试样xs′的表层残余应力进行测量，结合Moore‑Evans公式对电解造成的表面残余应力进行修正，得到每一个试样xs′的不同径向深度位置的修正残余应力集合；对每一根电解后的梯度纳米结构圆棒试样进行拉伸实验，得到应变‑拉伸力关系；随后依次计算得到第1层至第m层梯度层的理论弹塑性本构关系。本方法利用数值模拟的方式利用不同厚度梯度纳米结构试样间的拉伸力数据差异，计算差异部分的弹塑性本构关系。

主权项：1.一种基于神经网络-有限元耦合系统计算梯度纳米结构材料深度方向本构关系分布规律的方法，其特征在于，包括以下步骤：1将梯度纳米结构圆棒试样简化为同心圆柱形层合板模型；所述同心圆柱形层合板模型由m层梯度层以及粗晶柱体构成，每层梯度层的厚度相同；所述粗晶部分位于同心圆柱形层合板模型的芯部，按照距离芯部的远近对梯度层进行排序，最靠近芯部的梯度层为第1层梯度层，表面的梯度层为第m层梯度层；2按相同加工工艺制备m+1根梯度纳米结构圆棒试样：x0、x1、…、xs、…、xm，其中，xs表示第s+1根梯度纳米结构圆棒试样；对每一根梯度纳米结构圆棒试样xs电解m-s层梯度层，得到电解后的梯度纳米结构圆棒试样：x′0、x′1、…、x′s、…、x′m，其中，任意一根电解后的梯度纳米结构圆棒试样x′s含有s层梯度层；3对每一根电解后的梯度纳米结构圆棒试样x′s的表层残余应力进行测量，测量分径向及轴向两个方向，得到径向表层残余应力集合和轴向表层残余应力集合其中，表示任意一个试样x′s的径向表层残余应力，表示任意一个试样x′s的轴向表层残余应力；结合Moore-Evans公式对电解造成的表层残余应力进行修正，得到每一个试样x′s的不同径向深度位置的修正残余应力集合{Hs}：所述Moore-Evans公式的表达式为： 其中，r0表示粗晶柱体的半径，rk表示试样x′s中第k层梯度层的半径；表示试样x′k的径向表层残余应力；表示试样x′k的轴向表层残余应力表示试样x′s中粗晶柱体的修正径向残余应力；表示试样x′s中粗晶柱体的修正环向残余应力；表示试样x′s中粗晶柱体的修正轴向残余应力；表示试样x′s中第k层梯度层的修正径向残余应力；表示试样x′s中第k层梯度层的修正环向残余应力；表示试样x′s中第k层梯度层的修正轴向残余应力；k＝0,1,2,…,k,…,s；4对每一根电解后的梯度纳米结构圆棒试样x′s进行拉伸实验，得到试样x′s的应变-拉伸力关系5根据电解后的梯度纳米结构圆棒试样x′0的应变-拉伸力关系得到粗晶柱体的弹塑性本构关系σcgε；结合电解后的梯度纳米结构圆棒试样x′1的不同径向深度位置的修正残余应力集合{H1}、应变-拉伸力关系曲线F1expε和粗晶柱体的弹塑性本构关系σcgε，并利用神经网络-耦合系统，计算得到第1层梯度层的理论弹塑性本构关系6结合电解后的梯度纳米结构圆棒试样x′s的不同径向深度位置的修正残余应力集合{Hs}、应变-拉伸力关系曲线粗晶柱体的弹塑性本构关系σcgε和第1层至第s-1层梯度层的理论弹塑性本构关系：并利用神经网络-耦合系统，计算得到第s层梯度层的理论弹塑性本构关系7重复步骤6，依次计算得到第2层至第m层梯度层的理论弹塑性本构关系：

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