Исследование конститутивной модели чистого Nb при холодной деформации с применением машинного обучения

В работе с использованием термического стенда Gleeble 3500 были проведены компрессионные испытания чистого Nb для систематического изучения его термического деформирования в диапазоне температур 25–300 °C и скоростей деформации 0.01–10 с−1. Результаты показали, что поведение напряжения течения чистого Nb определяется совместным влиянием упрочнения при деформации, вызванного размножением дислокаций, и размягчения за счёт динамического восстановления. Для точного описания этого физического процесса предложена кусочно-сочетанная конститутивная модель Swift–Voce–Power (SVP), основанная на критической деформации и напряжении насыщения упрочнения. Параметры модели были глобально оптимизированы с помощью алгоритма дифференциальной эволюции (DE) и сигмоидной функции, что позволило снизить среднюю абсолютную относительную ошибку (AARE) прогнозирования средних параметров в полных условиях деформирования до 3.427%. Для устранения отклонений прогноза в области высоких скоростей деформации при комнатной температуре дополнительно предложена стратегия раздельного моделирования, адаптирующаяся к различным доминирующим механизмам. Наконец, модель была внедрена в DEFORM в составе пользовательской подрутины USRMTR через доработку конечно-элементного кода для верификации. Результаты моделирования оказались высоко согласованы с экспериментальными данными (AARE = 4.13%, R2 = 0.947), продемонстрировав хорошую независимость от сетки и подтверждая высокую инженерную применимость и надёжность прогнозов установленной модели.