Layered inversion method for dynamic constitutive model of the 18CrNiMo7-6 alloy steel surface-modified layer

XU Guangtao; LI Gong; CHANG Xiao’an; HAN Guangzhao; ZHAO Minghao

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.004

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Layered inversion method for dynamic constitutive model of the 18CrNiMo7-6 alloy steel surface-modified layer

更新时间：2025-09-22

- Layered inversion method for dynamic constitutive model of the 18CrNiMo7-6 alloy steel surface-modified layer
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 9, Pages: 54-61(2025)
- 作者机构：
  
  1.郑州大学机械与动力工程学院，郑州 450001
  2.抗疲劳制造产业技术研究院，郑州 450016
  3.河南省抗疲劳制造技术工程研究中心，郑州 450001
- 作者简介：
  
  ZHAO Minghao, E-mail: memhzhao@zzu.edu.cn
- 基金信息：
  
  Key Program of National Natural Science Foundation of China(12432004)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.004
  CLC：
- Received：27 April 2025，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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徐广涛，李功，常晓安，等. 18CrNiMo7-6合金钢表面变质层动态本构模型的分层反演方法［J］. 机械强度，2025，47（9）：54-61.

XU Guangtao，LI Gong，CHANG Xiao’an，et al. Layered inversion method for dynamic constitutive model of the 18CrNiMo7-6 alloy steel surface-modified layer［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：54-61.
徐广涛，李功，常晓安，等. 18CrNiMo7-6合金钢表面变质层动态本构模型的分层反演方法［J］. 机械强度，2025，47（9）：54-61. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.004.

XU Guangtao，LI Gong，CHANG Xiao’an，et al. Layered inversion method for dynamic constitutive model of the 18CrNiMo7-6 alloy steel surface-modified layer［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：54-61. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.004.

摘要

针对18CrNiMo7-6合金钢表面变质层的静、动态力学行为表征问题，提出表面变质层（Surface-Modified Layer

SML）Johnson-Cook（J-C）本构模型分层反演方法。将SML进行分层处理，开展了含有不同表面变质层厚度的圆柱试样动态压缩试验；通过递进式参数反演，分别确定了SML各层深处的应变率敏感系数

；结合SML各层深处不同温度准静态薄板拉伸试验，确定了其对应的屈服强度

、应变硬化系数

、应变硬化指数

及热软化指数

。试验结果表明，18CrNiMo7-6合金钢SML呈明显的应变硬化、应变率强化及温度软化效应。此外，建立了J-C本构模型参数与无量纲深度

（到SML表面的距离/ SML有效深度）的关联模型，为后续的复合强化仿真提供支撑。

Abstract

To address the issue of characterizing static and dynamic mechanical behaviors of the surface-modified layer (SML) in 18CrNiMo7-6 alloy steel

a layered inversion method for the Johnson-Cook (J-C) constitutive model of SML was proposed. The SML was subjected to layered processing

and dynamic compression tests were conducted on cylindrical specimens with different SML thicknesses. Through progressive parameter inversion

the strain rate sensitivity coefficient

at each depth of the SML was determined. Combined with quasi-static thin plate tensile tests at different temperatures for each depth of the SML

the corresponding yield strength

，

strain hardening coefficient

，strain hardening index

n，

and thermal softening exponent

were determined. Test results show that the SML of 18CrNiMo7-6 alloy steel exhibits significant strain hardening

strain rate strengthening

and temperature softening effects. Additionally

a correlation model between J-C constitutive parameters and dimensionless depth

(distance to SML surface/SML effective depth) was established

providing support for subsequent composite strengthening simulations.

关键词

Keywords

references

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