[发明专利]一种通过量纲分析建立镀层金属板失效机制图的方法

摘要

本发明公开了属于材料的加工成形领域的一种通过量纲分析建立镀层金属板在加工过程中失效机制图的方法。首先通过量纲分析建立镀层金属板失效机制图的方法。包括：采用量纲分析的Π定理，对镀层金属薄板冲压过程中所涉及的参数进行量纲分析，并建立无量纲函数关系式。然后通过有限元计算确定无量纲函数的具体表达式，从而建立起镀层金属薄板冲压过程的失效机制图。本发明避免了采用单一的成形极限图来刻画镀层金属板在加工过程中失效的问题，提供了一种简单、新颖的方法来研究镀层金属板在加工过程中失效问题。为从根本上解决失效问题提供基础。

主权项

一种通过量纲分析建立镀层金属板在加工过程中失效机制图的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)利用量纲分析的Π定理，建立镀层金属板加工成形过程中，失效时的冲压深度(冲程) hfailure 与加工过程的各种参数之间的无量纲关系, h failure = h ( F , μ , r p , r d , d , E c , σ yc , v c , n c , t c , E s , σ ys , v s , n s , t s ) ，其中，F是压边力，μ是模具与板材之间的摩擦系数(冲头与板材，凹模与板材以及压边圈与板材之间的摩擦系数都是相同的)，rp 是冲头的圆角半径，rd是凹模的圆角半径，d是冲头与凹模的间隙，E，σ,ν,n和t分别表示材料的杨氏模量，屈服强度，泊松比，硬化指数和厚度，下标c和s分别表示是镀层和基底；通过量纲分析，在不考虑参数之间耦合的情况下，在加工过程中对失效影响的参数为工艺参数，几何参数和材料参数；其中工艺参数包括：加工过程中的压边力 F，模具与板材之间的摩擦系数μ；得到无量纲的函数关系为： h failure t s = Π ( F E s t s 2 , μ , r p t s , r d t s , d t s , t c t s , σ yc E s , E c E s , σ ys E s , n s , n c ) 上述影响失效时冲程hmax的各种参数中，只有应力的量纲[E]和长度的量纲[t]的量纲是独立的，其他的参数均用这两个量纲独立的参数的指数积的形式表示，选取基底的杨氏模量Es和基底的厚度ts；(2) 确定工艺参数无量纲函数Π1的具体的表达式，选取若干组工艺参数(F，μ)，基于连续介质损伤力学的有限元数值模拟，从而得到最大的冲程与无量纲的工艺参数的离散数值点，建立最大的冲程与工艺参数无量纲函数的具体表达式如下： h failure t s = Π 1 ( F E s t s 2 , μ ) ；(3) 通过具体的函数表达式，建立针对镀层金属薄板圆筒形部件冲压成形工艺参数的失效机制图。