[发明专利]一种板材各向异性本构参数标定方法及系统

说明书

本发明公开一种板材各向异性本构参数标定方法及系统，涉及材料加工技术领域，主要包括利用胶囊式胀形模具对板材进行沿轧制方向和垂直轧制方向的胀形，获得两组力行程实验数据；初设弹性段和塑性段材料参数，将其代入胶囊式胀形预测模型中，获得两组力行程模拟数据；以力行程实验数据和力行程模拟数据的最小残差平方和为优化目标进行联合优化，得到弹性模量优化值、屈服应力优化值、各向异性参数优化值。本发明提供的方法或者系统，具有线上精准标定材料参数功能，且效率高、成本低。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，特别是涉及一种板材各向异性本构参数标定方法及系统。

背景技术

冲压成形的板材经过轧制后，呈明显的各向异性，而标定材料各向异性参数对加工工艺至关重要。一般在加工前，可以线下利用单向拉伸试验标定材料参数，但试验前需要按照国家标准制作相应的试件，不仅浪费时间，而且增大加工成本；其次，单向拉伸试验只能测取材料变化均匀一段的材料参数，当材料发生颈缩及颈缩之后，实验数据就无法精确的标定参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种板材各向异性本构参数标定方法及系统，具有线上精准标定材料参数功能，且效率高、成本低。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种板材各向异性本构参数标定方法，包括：

采用胶囊式胀形模具对板材进行胀形实验，得到两组实验数据；其中，所述胶囊式胀形模具包括胶囊式胀形凸模、压边圈以及胀形凹模，所述胶囊式胀形凸模为两个四分之一球体通过半圆柱体连接而成的凸模，所述压边圈位于所述胶囊式胀形凸模的下面，所述胀形凹模位于所述压边圈的下面，所述胶囊式胀形凸模的头部与压力板连接，所述压力板与压力机连接，所述压力圈通过四根弹簧与所述压力板连接，所述压力机的侧柱上安装位移传感器，所述胶囊式胀形凸模的中部与压力传感器连接；所述实验数据包括沿板材轧制方向力行程实验数据和垂直板材轧制方向力行程实验数据；

确定板材参数初始值，并将所述板材参数初始值输入到已建立的胶囊式胀形预测模型中，得到两组模拟数据；其中，所述板材参数初始值包括弹性模量初始值、屈服应力初始值、各向异性参数初始值；所述胶囊式胀形预测模型是根据所述胶囊式胀形模具构建的；所述模拟数据包括沿板材轧制方向力行程模拟数据和垂直板材轧制方向力行程模拟数据；

利用插值算法，以所述模拟数据为基准，对所述实验数据进行等间隔的插值，得到多组数据集合；所述数据集合包含同一行程下的实验新数据；所述实验新数据包括沿板材轧制方向实验力、垂直板材轧制方向实验力；

根据所有所述数据集合中的同一行程下的实验新数据，计算弹性极限值；

根据所述弹性极限值，对所有所述实验新数据和所有所述模拟数据进行划分，得到第一数据组和第二数据组；所述第一数据组包含力行程小于弹性极限值的模拟数据和实验新数据；所述第二数据组包含力行程大于弹性极限值的模拟数据和实验新数据；

根据已建立的第一优化目标函数和所述第一数据组，计算弹性模量优化值；所述第一优化目标函数是在同一行程下，以沿板材轧制方向模拟力和沿板材轧制方向实验力的最小残差平方和的0.5倍为优化目标建立的目标函数，或者是在同一行程下，以垂直板材轧制方向模拟力和垂直板材轧制方向实验力的最小残差平方和的0.5倍为优化目标建立的目标函数；

根据已建立的第二优化目标函数和所述第二数据组，计算屈服应力优化值、各向异性参数优化值；所述第二优化目标函数是在同一行程下，以沿板材轧制方向模拟力和沿板材轧制方向实验力的最小残差平方和的0.5倍，与垂直板材轧制方向模拟力和垂直板材轧制方向实验力的最小残差平方和的0.5倍的叠加值为优化目标建立的目标函数。

可选的，所述确定板材参数初始值，并将所述板材参数初始值输入到已建立的胶囊式胀形预测模型中，得到两组模拟数据，具体包括：