[发明专利]一种管材塑性成形三维主应力理论成形极限图的制作方法

权利要求书

1.一种管材塑性成形三维主应力理论成形极限图的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

将管材切制成单向拉伸试件，并对所述单向拉伸试件进行拉伸试验获得所述管材的基本参数；

根据所述基本参数获得不同厚向应力条件下的第一极限主应力和第二极限主应力，包括：

步骤21：根据管材的特性选取加载函数f(σ_i)，其中，i＝1,2,3,表示主应力的序号，σ_i表示第i主应力；

步骤22：根据所述加载函数f(σ_i)及σ_i确定第二主应变增量、第一主应变增量及等效应变增量；

步骤23：计算第二主应变增量与第一主应变增量比值ρ和等效应变增量与第一主应变增量比值β；

步骤24：将所述管材分为a区域和b区域，设定a区域和b区域的第一主应力方向应变增量值Δε_1a和Δε_1b，初始厚度不均度f₀，并设定a区第二主应力与第一主应力比值α_a和第三主应力σ₃，获得a区域和b区域的等效应力方向应变增量值第三主应力方向应变增量值Δε_3a和Δε_3b，构建本构关系函数

步骤25：根据本构关系函数确定Δε′_1a，判断|Δε′_1a-Δε_1a|是否小于设定阈值p，如果是则令Δε_1a＝Δε′_1a以更新Δε_1a，重复步骤24进行迭代运算；否则根据当前的Δε_1a确定a区域的第一主应力方向应变ε_1a和第二主应力方向应变ε_2a；

步骤26：根据所述a区域的第一主应力方向应变ε_1a和第二主应力方向应变ε_2a确定第一极限主应力σ₁和第二极限主应力σ₂；

分别根据以下公式确定a区域和b区域的等效应力方向应变增量值、 第三主应力方向应变增量值Δε_3a和Δε_3b：

其中，β_a和β_b分别表示a区域和b区域的等效应变增量与第一主应变增量比值，根据等效应变增量与第一主应变增量比值β获得；ρ_a表示a区域的第二主应变增量与第一主应变增量比值，根据第二主应变增量与第一主应变增量比值ρ获得；

根据设定的第三主应力和所述第一极限主应力以及所述第二极限主应力绘制三维主应力理论成形极限图。

2.根据权利要求1所述的管材塑性成形三维主应力理论成形极限图的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：

根据所述基本参数进行有限元分析实验，并从所述有限元分析实验的实验结果中提取多条母线中不同层面的应力值；

根据各所述不同层面的应力值绘制三维主应力轨迹空间曲线；

根据所述三维主应力理论成形极限图和所述三维主应力轨迹空间曲线判断所述管材破裂失稳趋势。

3.根据权利要求2所述的管材塑性成形三维主应力理论成形极限图的制作方法，其特征在于，所述判断所述管材破裂失稳趋势的方法包括：

对所述三维主应力理论成形极限图进行偏置，获得临界区、安全区和破裂区；其中，在所述三维主应力理论成形极限图的偏移曲面以下区域为安全区，所述三维主应力理论成形极限图的偏移曲面以上区域为破裂区，所述安全区和破裂区之间区域为临界区；

如果三维主应力轨迹空间曲线上的点均在所述安全区中，则所述管材不易破裂；若应力轨迹线上的点在所述临界区，则所述应力轨迹线上的点为易破裂点；

根据所述易破裂点获得三维主应力数值；

将所述三维主应力数值与所述母线应力值数值相对比，确定易破裂点的位置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的管材塑性成形三维主应力理论成形极限图的制作方法，其特征在于，所述基本参数包括应变硬化指数n、应变速率敏感性系数m、强度系数K、屈服应力σ_s、厚向异性系数r。