[发明专利]一种变厚板（VRB）三维热成形极限图的构建和使用方法

权利要求书

1.一种变厚板三维热成形极限图的构建方法，具体包括以下步骤：

步骤1、在20℃下，测定试样材料基本参数；其中，材料基本参数包括材料厚向异性指数r、材料应变硬化指数n、材料常数K；

步骤2、在20℃下，利用胀形实验获得对应试样材料某一厚度等厚板不同应变路径的成形极限曲线；

步骤3、根据相应屈服准则将上述对应试样材料某一厚度等厚板不同应变路径的成形极限曲线根据公式转化为相应的成形极限应力曲线；

具体转化公式如下：

σ1=σ‾[ϵ‾(ϵ1s,ϵ1e)+ϵ‾(ϵ2s-ϵ1s,ϵ2e-ϵ1e)]ξα(ϵ2e-ϵ1e)ϵ2s-ϵ1s---(1)]]>

σ2=ασ1(ϵ2e-ϵ1e)(ϵ2s-ϵ1s)---(2)]]>

其中：σ₁表示最大主应力、σ₂表示最小主应力，表示等效应力，表示等效应变，ξ是材料参数的函数，设应力状态参数ε_1s表示预加载的最大应变、ε_1e表示加载结束的最大应变、ε_2s表示预加载的最小应变、ε_2e表示加载结束的最小应变；

步骤4、重复步骤1-3，做出20℃下不同厚度等厚板的FLSC曲线；

步骤5:将上面做出的20℃下不同厚度等厚板的成形极限应力曲线（FLSC）中主应力σ₁的最大值点、最小值点找出并作出20℃下不同厚度板材主应力σ₁的最值图；

步骤6.将上述各点在Origin中采用差值方法连成两条曲线，分别表示确定温度下不同厚度板材主应力σ₁的最值曲线；

步骤7、重复步骤1-6，分别做出100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃下不同厚度等厚板的最值曲线；

步骤8：利用Origin软件采用插值方法把上述不同温度下的最值曲线连接成一个三维的面，即构成三维热成形极限图。

2.一种变厚板三维热成形极限图的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1、首先，在CATIA、UG或Pro/E中对变厚板料、凸模、凹模、压边圈建立实体模型，建完后保存为IGS文件；

步骤2、将步骤1中形成的IGS文件导入DYNAFORM中进行网格划分，以及材料属性的定义，约束条件的添加，对于建好的有限元模型生成DYN文件，再提交LS-DYNA进行求解；

步骤3、进行冲压过程仿真，仿真初始时刻，凸模与板料尚未接触时，变厚板有限元模型各点的主应力σ₁值为零，此时也没有热量的交换，所以，初始时刻具有相同厚度的点是聚集在三维成形极限图厚度与温度平面某一温度下厚度轴方向上的一系列点；

步骤4、仿真过程中，随着凸模与变厚板料之间作用力的增加，变厚板料上各点对应的主应力σ₁开始大于零，在对应的三维成形极限应力图中，变厚板料各主应力均在自己相应厚度平面内移动；

步骤5、成形仿真结束后，从LS-DYNA计算文件中得到变厚板料各点的主应力值σ₁,将包含主应力以及厚度、温度信息的点放入建立好的变厚板三维热成形极限图中，根据这些点的分布位置，判断变厚板料的成形性能。