[发明专利]超高强度汽车钢板极限尖冷弯应变计算方法、系统及设备在审
申请号: | 202310483391.6 | 申请日: | 2023-05-04 |
公开(公告)号: | CN116628844A | 公开(公告)日: | 2023-08-22 |
发明(设计)人: | 赵岩;刘应波;汪健;蒋松蔚;姜子涵;高峰;梁宾 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学重庆创新中心 |
主分类号: | G06F30/15 | 分类号: | G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14 |
代理公司: | 北京高沃律师事务所 11569 | 代理人: | 刘芳 |
地址: | 401120 重*** | 国省代码: | 重庆;50 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 超高 强度 汽车 钢板 极限 尖冷弯 应变 计算方法 系统 设备 | ||
本发明公开一种超高强度汽车钢板极限尖冷弯应变计算方法、系统及设备,涉及汽车领域。基于本发明提供的应变与弯曲角之间的关系式,可以根据测量的冷弯角预测出极限尖冷弯工况下的断裂应变,从而根据冷弯角‑应变关系定量评估材料抗弯曲性能。进一步可将本发明方法计算所得冷弯角‑应变关系输入到有限元仿真模型中,直接用于零部件断裂韧性评估以及整车CAE分析。本发明提供的应变与弯曲角之间的关系式只需通过代入下压位移、板材厚度、冷弯角度就可进行材料临界断裂应变的求解,即通过简单易于测量的冷弯角参数,得到测量复杂的极限尖冷弯断裂应变参数,解决了断裂应变测量难度大的问题,降低了实际生产的设备投入及时间成本。
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别是涉及一种超高强度汽车钢板极限尖冷弯应变计算方法、系统及设备。
背景技术
随着汽车碰撞安全标准不断提高,先进高强钢、超高强钢在汽车轻量化设计中应用比例上升,实现零部件减重,达到轻量化效果。在汽车碰撞过程中,结构件将表现为弯曲甚至折叠,如何评价汽车用超高强钢弯曲断裂性能是一个广泛的需求,根据《汽车用钢板极限尖冷弯性能测试及评价规范》,对于抗拉强度≥780MPa级高强钢,目前行业内采用极限尖冷弯角(也称弯曲角)评价抗折弯性能。传统方法中,极限尖冷弯实验中板材只在很小的半径内变形至发生断裂,在沿板厚方向应变梯度较大,发生断裂时,冷弯角易于测量,因此往往仅通过一个冷弯角值评估弯曲断裂性能,但对断裂应变的准确测量难度较大。实验方法主要获得结果为载荷-位移曲线,仅得到最大载荷与断裂时的冷弯角,仅能评价材料好坏,作为经验值使用,无法直接测得冷弯角度与应变之间的变化关系,无法定量评估材料抗弯曲性能,更无法直接为CAE(Computer Aided Engineering)提供输入参数。若想进一步进行极限尖冷弯应变实验需要增加一套工装设备和极限尖冷弯断裂应变测试设备,还需制造加工不同厚度板材,设备成本及时间投入较大。
发明内容
针对上述背景技术中提出的问题,本发明提供一种超高强度汽车钢板极限尖冷弯应变计算方法、系统及设备,以通过简单易于测量的冷弯角参数得到测量复杂的极限尖冷弯断裂应变参数,定量评估材料抗弯曲性能。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一方面,本发明提供一种超高强度汽车钢板极限尖冷弯应变计算方法,包括:
对汽车结构件的强度高于780MPa的板材进行材料测试,得到板材的弯曲角实测值;
建立板材外表面形状函数,结合曲率公式求得形状函数曲率,进一步由几何关系建立板材弯曲过程中形状函数曲率与弯曲角之间的关系式;
根据材料力学中弯曲应变-曲率公式,结合所建立的形状函数曲率与弯曲角之间的关系式,得到应变与弯曲角之间的关系式;
将板材的弯曲角实测值代入应变与弯曲角之间的关系式,计算得到板材的应变值。
可选地,所述对汽车结构件的强度高于780MPa的板材进行材料测试,得到板材的弯曲角实测值,具体包括:
对汽车结构件的强度高于780MPa的板材进行材料测试,记录测试过程参数;所述测试过程参数包括支撑辊直径、支撑辊间距、压头尖端半径、板材厚度和压头下压行程;
根据所述测试过程参数,基于公式计算得到板材的弯曲角实测值;其中α测表示弯曲角实测值;p=d/2+L/2;d为支撑辊直径;L为支撑辊间距;c=d/2+r+t0;r为压头尖端半径;t0为板材厚度;S为压头下压行程。
可选地,所述建立板材外表面形状函数,结合曲率公式求得形状函数曲率,进一步由几何关系建立板材弯曲过程中形状函数曲率与弯曲角之间的关系式,具体包括:
建立板材外表面形状函数y=-acos(bx),结合曲率公式求得形状函数曲率K=ab2;其中a为板材压下位移;OB为板材与正x轴截距;
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