[发明专利]一种基于弯曲工艺的材料力学性能参数确定方法

说明书

本发明公开了一种基于弯曲工艺的材料力学性能参数确定方法，本发明建立包含不同材料参数的预测V形弯曲的力学模型，分别针对两种本构模型voce和ludwik建立弯矩计算模型，建立了基于力学解析模型材料参数确定的优化算法，包括且不限于：构建目标函数、构造二次近似目标函数、求解目标好函数最小值等部分,本发明大大的简化了获取材料参数的过程，避免了诸多导致误差的问题,在实际生产工艺中，很多与三点弯曲相类似的成形工艺都可以通过本发明利用实测力学表现来获取材料的宏观力学性能参数，省去了材料试验机的设备成本和测试成本，可以大幅度提高产品的生产效率。

技术领域

本发明涉及一种材料力学性能参数确定方法，特别涉及一种基于弯曲工艺的材料力学性能参数确定方法。

背景技术

金属材料无论是在成形工艺试验之前还是成形工艺模拟之前，首选要获取材料的宏观力学性能参数，如屈服应力、弹性模量以及后继屈服应力等，获取材料性能参数后可根据宏观力学性能表现规划相应的工艺条件。目前获取材料力学性能参数的方法主要通过金属单向拉伸试验完成，在单向拉伸试验前，将待测材料做成标准的性能测试试样，一般为圆柱形轴对称试样或矩形截面的试样。金属试样做好后，利用单向拉伸试验机的上、下卡具分别夹紧试样的两端，进而可通过试验机对试样进行单向拉伸测试，获取相应的力行程曲线，真实应力为σ＝P/A，真实应变为ε＝ln(1+△l/l₀)，其中P为载荷，A为真实截面积，l₀为试样标距的原始长度，△l为试样标距的伸长量。在单向拉伸初期材料发生弹性变形，弹性变形量值很小，在测量时会受到卡具弹性变形、卡具与试件间相互滑动等因素干扰，因此这种方法会产生数量级上的误差；在单向拉伸后期材料会发生非均匀流动，即产生颈缩现象，这样通过体积不变假设条件所推理出的材料真实截面积A就会产生很大误差，颈缩后的单向拉伸实验数据只能摒弃。为了克服现有技术的不足，亟需一种新的板材力学性能参数获取方法。

发明内容

针对传统的利用单向拉伸试验获取材料性能参数方法中存在一定误差等问题，本发明提供一种基于弯曲工艺的材料力学性能参数确定方法，通过优化算法确定本构参数。通过优化算法确定本构参数，大大的提高了本构的精度，并针对不同材料性能的差异，提出了两种本构模型参与优化，最大限度的保证了精度。在实际生产工艺中，很多与三点弯曲相类似的成形工艺都可以通过本发明利用实测力学表现来获取材料的宏观力学性能参数，省去了材料试验机的设备成本和测试成本，可以大幅度提高产品的生产效率。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：一种基于弯曲工艺的材料力学性能参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在V形弯曲中，建立基于弯曲力、凸模弯曲行程、板材弯曲角度三者关系的力学模型；在弯曲变形阶段针对弹、塑性变形分别基于曲率半径分析等效应力与等效应变的关系，再结合voce本构方程或ludwik本构方程建立弯矩计算模型；

(2)在V形弯曲中，针对板材与凸模之间的贴膜和未贴膜两个阶段的曲率半径对步骤(1)的曲率半径进行修正；获得基于voce本构方程或ludwik本构方程中各个材料力学性能参数的弯曲力-行程模型；

(3)获取板材在整个V形弯曲过程中的弯曲力、凸模弯曲行程数据；利用步骤(2)弯曲力-行程模型；采用置信域方法对voce本构方程或ludwik本构方程中各个材料力学性能参数分别进行优化，并确定。

进一步的技术方案在于，所述力学模型为

l＝L-(r_d+t/2)sinθ  (3)

式中，μ为摩擦系数，θ为支点处转角，P为弯曲力，r_d为凹模圆角半径，N 为支点处反力，l为x轴方向上坐标原点o至板料与凹模切点处距离，L为x轴方向上坐标原点o至凹模圆角曲率中心距离。