[发明专利]一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置

说明书

本发明公开一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置。确定方法包括：采用单向拉伸试验获取高强铝合金板材的弹塑性硬化材料模型的参数；采用长条形的高强铝合金板材试样进行三点弯曲试验，得到试样的环向应变参数；根据弹塑性硬化材料模型的参数、试样的规格参数、三点弯曲试验的试验参数和试样的环向应变参数，结合试样的弯矩平衡方程、试样的几何关系方程和试样的体积方程，求解得到试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚；根据试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚，获得最外层环向应力；根据最外层环向应力和试样的环向应变参数，确定高强铝合金板材的弹性模量。本发明可以提高弯曲回弹参数计算的准确度。

技术领域

本发明涉及板材弯曲分析领域，特别是涉及一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置。

背景技术

轻量化是实现节能减排环保目标的有效途径之一，近年来备受各个领域的关注。实现轻量化主要从结构减轻和材质减轻两个方面入手来完成机身结构及其零部件的设计。在轻量化背景下，高强铝合金板材有着广泛而深远的应用价值，在汽车、航空航天等领域有着越来广泛的应用。由于高强铝合板材屈强比大，冲压成形过程中的回弹现象更加明显，回弹问题成为影响其板材成形零件质量的主要问题之一。回弹是影响弯曲工艺质量的常见因素，回弹控制也是弯曲工艺中的技术难点。回弹问题的存在造成零件成形精度差，增加了试模、修模工作量和成形后的校形工作量，故在生产实践中迫切需要对此采取行之有效的措施。因此，成形工艺分析过程中，对该类材料的回弹分析尤为重要。

弹性模量是影响回弹的重要因素之一，一般的工程问题分析中，常把弹性模量当作一个常量进行处理，而实际上弹性模量随金属的塑性变形在不断地变化中。为提高板料成形数值模拟的精度，塑性变形对弹性模量的影响就必须要考虑到回弹问题分析中。回弹分析中，如何通过恰当的试验获取回弹参数是回弹分析的必要前提，也是影响分析结果准确性的源头因素。测试材料弹性常数的方法主要是动态测试法与静态测试法。目前常用板材回弹参数测试方法主要有板条试样“加载—卸载—加载…”循环载荷法、不同预应变板条试样的“拉伸—卸载”法等方法。板条试样“加载—卸载—加载…”常在伺服驱动的拉伸试验机上进行，这种方案在卸载过程中，板条试验容易出现压弯失稳现象，从而影响试验的准确性；预应变板条试样的“拉伸—卸载”法虽可避免压弯失稳问题，但这两种方法的试验结果均是单向拉伸应力状态下的回弹参数，与弯曲工艺真实的应力状态有很大区别，严重影响回弹分析的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法及试验装置，以提高回弹分析的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高强铝合金板材弯曲回弹参数的确定方法，包括：

采用单向拉伸试验获取高强铝合金板材的弹塑性硬化材料模型的参数；

采用长条形的高强铝合金板材试样进行三点弯曲试验，得到所述高强铝合金板材试样的环向应变参数；进行所述三点弯曲试验时，所述高强铝合金板材试样上表面受到垂直向下的作用力，支撑所述高强铝合金板材试样的两个支撑辊对所述高强铝合金板材试样施加支撑力，且所述高强铝合金板材试样上表面受到的作用力方向与两个支撑辊连线的中垂线重合；

根据所述弹塑性硬化材料模型的参数、所述高强铝合金板材试样的规格参数、所述三点弯曲试验的试验参数和所述高强铝合金板材试样的环向应变参数，结合所述高强铝合金板材试样的弯矩平衡方程、所述高强铝合金板材试样的几何关系方程和所述高强铝合金板材试样的体积方程，求解得到所述高强铝合金板材试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚；

根据所述高强铝合金板材试样的弯曲角、应力中性层曲率半径和壁厚，获得最外层环向应力；

根据所述最外层环向应力和所述高强铝合金板材试样的环向应变参数，确定高强铝合金板材的弹性模量。