[发明专利]一种判断复杂加载路径下板料成形是否绝对安全的方法

说明书

本发明公开一种判断复杂加载路径下板料成形是否绝对安全的方法：步骤一：进行传统的简单加载路径的成形极限试验，获得简单加载路径下的试验成形极限图；步骤二：选用弹塑性理论的失稳准则，计算步骤一中的简单加载路径下的成形极限图，得到理论成形极限图；步骤三：计算三种不同的双级复杂加载路径下的成形极限图；步骤四：得到适应于不同加载路径的板料成形过程中的绝对安全区边界线及适应于不同加载路径的板料成形过程中的绝对危险区边界线。本发明优点及功效在于：该方法能够针对不同金属材料在经历复杂加载的成形工艺中是否绝对安全给出明确界限，方便实际工程应用。

技术领域

本发明涉及一种判断复杂加载路径下板料成形是否绝对安全的方法，属于材料力学测试技术及力学性能研究领域。

背景技术

成形极限实验在表征板材成形性方面具有重要的作用，通过测量简单加载路径下的成形极限实验后板材上破裂点附近的第一和第二主应变，可以绘制一副成形极限图，如图1所示(横坐标为第二主应变，纵坐标为第一主应变)，对板料实际成形工艺具有重要的指导作用。绘制成形极限图后，对于板料成形工艺中的比例加载路径而言，通过判断成形中板料上不同点的第一和第二主应变在成形极限图中的位置，可以判定板料是否会发生破裂。图1所述为成形极限图FLD(forming limit diagrams)，如果成形过程中板料上某点位于成形极限图的上方，则认为该点为危险点，即会发生破裂，如果位于成形极限图下方，则认为该点为安全点，即不会发生破裂。

上述方法确立的成形极限图主要适应于简单加载路径。很多成形工艺中，板料将经历复杂加载过程，而复杂加载路径下板料的成形极限图将不再是一条唯一的曲线，成形极限图将受加载路径的影响很大，如果继续使用简单加载路径下获得的成形极限曲线，将会具有很大误差。比如，对于某些复杂加载过程，如果采用简单加载路径下的成形极限来预测，某些点可能被预测为安全点，但实际这些点可能破裂或者濒于破裂，属于危险点，这将给工艺设计带来极大麻烦。另外对于一些材料昂贵或者成形过程花费较大的工艺来说，需要成形过程的一次性成功，不允许进行反复试验。而成形过程中又可能会经历各种复杂的加载路径，因此迫切需要其成形中的绝对安全区，以为整个成形工艺的设置奠定基础。

目前已有的成形极限试验，主要针对简单加载路径。复杂加载路径下的成形极限通常难以通过试验方法获得。即使是加载路径变化很小的成形极限试验，也需要耗费大量的人力、物力和财力。当加载路径变化较大时，由于试验中不均匀变形的逐渐产生，使得成形极限试验结果难以精确测量。从试验上，很难获得复杂加载过程中板料成形的绝对安全区。

另外，在进行工艺计算或者工艺优化分析时，如果能够明确判定板料成形过程中某点是否处于绝对危险区也具有重要的意义，能够为工艺设计提供重要参考，如果判定某点处于绝对危险区，则无需进行试验验证，应首先进行工艺改进。

因此，提出一种能够精确确定复杂加载路径下板料成形过程中绝对安全区和绝对危险区的方法，用以指导实际板料塑性成形工艺的工艺优化设计具有十分重要的意义。

发明内容

为克服现有成形极限方法中存在的上述问题，本发明提供了一种判断复杂加载路径下板料成形是否绝对安全的方法，该方法能够针对不同金属材料在经历复杂加载的成形工艺中是否绝对安全给出明确界限，方便实际工程应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种判断复杂加载路径下板料成形是否绝对安全的方法，本方法在常用的简单加载试验获得的成形极限图的基础上，结合相关的理论计算，得出适应于不同加载路径的板料成形绝对安全区和绝对危险区，其特征在于：以工程中常用的简单加载路径试验所获得成形极限图为基础，首先对弹塑性理论中成熟的板料成形破裂预测方法进行标定，然后再分别计算板料成形中具有代表性的各种不同加载路径下的成形极限，在此基础上最终确立适应于不同加载路径的绝对安全区和绝对危险区。

一种判断复杂加载路径下板料成形是否绝对安全的方法，具体包括如下步骤：