[发明专利]一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图模型的方法

说明书

本发明公开了一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图模型的方法，包括以下步骤：1)按薄板成形形状设计并加工出材料样片；2)在拉伸试验机上完成所述材料样片的拉伸试验；3)拉伸试验过程中对所述材料样片进行应变计算；4)建立所述材料样片的成形极限图的预测数学模型；5)对所述预测数学模型进行参数标定和求解；6)建立所述材料样片的材料成形极限图。本发明设计一组基于单轴拉伸机试验的试样形状尺寸，并制定一套简易测试流程和数据处理方法，从而建立一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术，更具体地说，涉及一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图模型的方法，特别涉及薄板成形极限图(曲线)的建立数学模型和实验方法。

背景技术

随着汽车工业“低碳化、智能化”生态发展理念的提出，车身轻量化将更加受到起床上下游产业的重视。为此，钢铁工业持续开发了用于车身制造的新产品，如不断拓展先进高强度钢(AHSS)系列，以同时满足减重和安全、价格合理的目标。这些新材料的制造工艺主要包括冲压、辊压、热成型等，涉及到复杂的薄板成形工艺设计。

薄板成形是金属塑性成形领域一个非常重要的组成部分，它在航空航天、汽车制造、电子工业级家电制造业中应用极其广泛。其中，薄板冲压成形是汽车车身制造的四大工艺之一，在汽车车身零件设计、模具设计和工艺规划前期，设计人员都希望获得准确的板料成形极限曲线数值，作为分析数据基准以便进行CAE仿真和工艺制定。在汽车主机厂或零部件厂的冲压车间实际生产过程中，现场技术人员也十分迫切需要知道板料在不同应变路径或应变状态下能承受的极限变形量，以便采取措施进行防范和避免。

通常情况下，钢厂为用户提供的材料质保书上罗列是仅是板料的基本力学性能，如强度、延伸率、n值等，这些来自简单物理实验的性能数据只能对材料的成形性能进行一般性评价，均不足以为用户判断复杂应力路径下冲压过程中所遇到的失效问题提供直接参考。虽然成形极限图(Forming Limit Diagram，又称FLD)可以有效评价材料的冲压成形性能，是解决现场冲压问题的一个重要的工具方法，但是无论是实验室成形曲线的测试还是冲压车间成形极限曲线的获取，通常都要借助复杂的实验装置和多种试样形状组合，甚至需要数学化的光学测量分析技术来获得极限应变数据。基于这种复杂的实验测试设备和实验流程，钢厂不可能实现对每一个钢卷都进行成形极限的测试并随材料质保书一并提供给用户。

近年来，随着DIC数字图像测试技术的进步和应用，薄板成形极限测试方法有了较大的改进，但其试样准备和测试过程仍然具有测试周期长、实验成本高、数据处理复杂等不足。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图模型的方法，设计一组基于单轴拉伸机试验的试样形状尺寸，并制定一套简易测试流程和数据处理方法，从而建立一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图模型的方法，包括以下步骤：

1)按薄板成形形状设计并加工出材料样片；

2)在拉伸试验机上完成所述材料样片的拉伸试验；

3)拉伸试验过程中对所述材料样片进行应变计算；

4)建立所述材料样片的成形极限图的预测数学模型；

5)对所述预测数学模型进行参数标定和求解；

6)建立所述材料样片的材料成形极限图。

较佳的，所述步骤1)中，所述材料样片设置三种形状，分别编号为1#、2#、 3#，所述材料样片的每种形状均加工三个，加工方式采用铣削或线切割。

较佳的，所述材料样片上的平行部位或变形部位采用哑光漆喷涂成黑白相间的散斑状。