[发明专利]一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法

说明书

本发明公开了一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法，应用于成形加工技术领域，具体步骤如下：采用分区离散的方法，将差厚板进行划分，利用最小二乘法将每一厚度下的成形极限点的主次应变值拟合得出该厚度下的成形极限曲线；得到所有厚度下的成形极限曲线后，利用每一厚度下的次应变值，求出其对应的主应变值，以次应变值为x，厚度为y，主应变值为z，以厚度为插值变量获得成形极限场的公式。本发明实现了差厚板成形极限的预测和评定。

技术领域

本发明涉及成形加工技术领域，更具体的说是涉及一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法。

背景技术

由于轧制过程中轧制压下量在差厚板不同区域的差异性，导致差厚板各部分的材料性能存在差异，其厚度也不均一，目前已有研究成果无法解决差厚板在室温下成形时的成形极限预测和判定问题，这也成为差厚板实际应用过程中的一大瓶颈。

通常，建立成形极限的方法主要分为三大类：试验确定法、理论计算法以及数值模拟法。在通过试验方法确定均匀等厚度板材成形极限曲线时，液压胀形试验、刚性冲头胀形试验和双轴拉伸试验等得到了广泛得应用，并取得了一系列准确的结果。然而，由于极限应变试验测量过程较为繁琐，而且受试验条件和人为因素的影响较大，以往学者们提出了大量的成形极限理论计算模型和半经验公式并进行了试验验证，如假设板材均匀的颈缩理论、考虑板材非均匀性的M-K理论和Keeler-Brazier经验公式等。一般只需要通过简单的测试手段获取板材基本的性能参数，就可以利用理论公式计算得到精度较高的成形极限曲线。然而，理论计算法最大的问题在于在获取最终的理论公式之前做了一些假设和简化，导致与实际工况存在一定的差异，因而理论公式一般只能对问题进行定性分析，而采用数值模拟则可以尽可能多的考虑各种因素和条件，更加接近实际的生产过程，因此能够对成形极限问题进行更为精确的定量分析。上述分析主要针对普通等厚度板材，而对于轧制差厚板的成形曲线建立及使用方法还未有报道。

因此，如何提供一种用于差厚板成形极限的预测和评定的三维成形极限场建立方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法，本发明采用半球凸模胀形数值模拟方法，通过改变试件的长宽比，模拟不同的加载路径，得到板料在不同应变状态下的成形极限。把得到的极限点绘制在以主、次应变为纵、横坐标的直角坐标系上，便得到一条完整的成形极限曲线，通过与理论公式所获得的曲线进行对比验证其正确性。再将差厚板离散为若干个等厚板的组合体，求解每个离散板厚的成形极限曲线。随后将多条离散的成形极限曲线对板料厚度进行插值，构建了差厚板三维成形极限曲面。最后通过成形极限场对差厚板筒形件的成形极限进行预测，验证了本发明构造的成形极限场的正确性与实用性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法，具体步骤如下：

采用分区离散的方法，将差厚板进行划分，利用最小二乘法将每一厚度下的成形极限点的主次应变值拟合得出该厚度下的成形极限曲线；

得到所有厚度下的成形极限曲线后，利用每一厚度下的次应变值，求出其对应的主应变值，以次应变值为x，厚度为y，主应变值为z，以厚度为插值变量获得成形极限场的公式。

优选的，在上述的一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法中，利用最小二乘法拟合得到等厚度板的成形极限曲线。

优选的，在上述的一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法中，将每一厚度下的次应变值从-0.2到0.2以0.01为间隔等分为40份，求出其对应的主应变值；以次应变值为x，厚度为y，主应变值为z，以厚度为插值变量，获得成形极限场的表达式。

优选的，在上述的一种轧制变厚度板材成形极限场的建立方法中，所述成形极限场的表达式：