[发明专利]一种测定薄板反向加载包辛格效应的方法

说明书

技术领域

本发明属于薄板冲压技术领域，具体涉及一种测定薄板反向加载包辛格效应的方法。

背景技术

在金属塑性加工过程中，正向加载引起塑性应变强化，导致了金属材料在随后的反向加载过程中呈现塑性应变软化（屈服极限降低）。这一现象是包辛格(J．Bauschinger)于1886年在金属材料的力学性能实验中发现的，被称为包辛格效应。

回弹是薄板冲压成形中最重要和最难控制的缺陷之一，而薄板的本构模型是回弹有限元高精度预测的关键。目前，本构模型对变路径加载下薄板力学特性描述不足，这是阻碍回弹预测精度进一步提高的瓶颈。在变路径加载下，薄板表现出的包辛格效应对回弹预测结果影响较大，包辛格效应能真实反应材料在复杂加载路径下的硬化特性，为了提高成形仿真的精度并准确预测回弹，研究材料的包辛格效应是十分必要的。

目前采用的测量薄板包辛格效应的方法有循环简单剪切试验和拉伸-压缩试验。循环简单剪切试验中，得到的应力、应变不均匀，应力呈复杂状态，且应变大时，边缘效应很严重。拉伸-压缩试验中，薄板件在压缩时非常容易失稳，使得到的力学性能曲线处于较小应变下，对试样施加一个侧压力可以抑制屈曲的发生，但需要修正摩擦力和双向应力效应，引入了新的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定薄板反向加载包辛格效应的方法，数据处理方法简便，影响因素少，得到的包辛格效应曲线准确。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种测定薄板反向加载包辛格效应的方法，包括以下步骤：

1）对待测薄板进行预拉伸后，卸载预拉伸力，使薄板呈自然状态后，再对薄板弯曲成形，待薄板自由回弹后，测量薄板回弹后的形变角度Z*；

2）按照步骤1）所述的操作方法，在不同预拉伸力、不同相对弯曲半径下，测量得到一系列薄板回弹后的形变角度Z*；

3）构建待测薄板材料参数的本构模型，给待测薄板赋予初始值A₀，在与步骤2）所述对应的不同预拉伸力、不同相对弯曲半径的条件下，进行薄板回弹角度模拟计算，得到一系列薄板回弹后的形变角度Z；

将步骤2）的试验结果与模拟结果相比，若二者的差值未达到预设的阈值，则对构建的本构模型的薄板材料参数进行修改，继续将步骤2）的试验结果与模拟结果进行比对，直到二者的差值达到预设的阈值，输出此时计算得到的本构模型的薄板材料参数A；

4）利用得到的本构模型的薄板材料参数A，对薄板的单向拉伸-压缩试验进行有限元模拟，得到薄板的正反加载应力-应变曲线，即薄板的包辛格效应曲线。

步骤2）所述的不同预拉伸力、不同相对弯曲半径下，是在试验中的两组测试试验：

第一组测试试验为，对待测薄板施加一系列不同的预拉伸力后，卸载预拉伸力，使薄板呈自然状态后，设定相同的相对弯曲半径，对待测薄板弯曲成形，对应得到预拉伸力不同、相对弯曲半径相同条件下测得的一系列薄板回弹后的形变角度Z*；

第二组测试试验为，对待侧薄板施加相同的预拉伸力后，卸载预拉伸力，使薄板呈自然状态后，在预拉伸力不变的情况下，对经过预拉伸的待测薄板弯曲成形，设定一系列不同的相对弯曲半径，对应得到预拉伸力相同、相对弯曲半径不同条件下测得的一系列薄板回弹后的形变角度Z*。

所述的弯曲成形是利用凹模具、凸模具对待测薄板进行弯曲成形。

步骤3）所述的试验结果与模拟结果相比，二者的差值是否达到预设的阈值，是通过以下方法计算模拟得到的：

采用最小二乘意义下的函数式作为优化的目标函数式（1），