本發(fā)明涉及金屬板材各向異性屈服行為預(yù)測(cè)的，具體而言，涉及一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法。

背景技術(shù)：

1、高性能金屬板材廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，這不僅可以降低燃油損耗、co2排放，還能夠增加汽車的碰撞安全性、可回收性與制動(dòng)性。然而，在經(jīng)歷復(fù)雜的熱加工歷史后，金屬板材通常伴隨著顯著的各向異性屈服行為。此外，在塑性成形過程中，金屬板材經(jīng)常承受單軸拉伸、等雙軸拉伸、近平面應(yīng)變與簡(jiǎn)單剪切載荷的共同作用，這導(dǎo)致難以通過已有技術(shù)來高精度表征金屬板材的各向異性屈服行為。

2、目前，通過已有的一些商用有限元分析軟件評(píng)估構(gòu)件的幾何形狀與成形工藝時(shí)，所嵌入的屈服準(zhǔn)則僅能預(yù)測(cè)單軸和等雙軸拉伸屈服應(yīng)力，通常對(duì)近平面應(yīng)變和簡(jiǎn)單剪切載荷主導(dǎo)的塑性變形行為難以提供高精度表征結(jié)果。為了克服這一問題，已經(jīng)開發(fā)了一些具有眾多各向異性系數(shù)的屈服準(zhǔn)則。然而，這些屈服準(zhǔn)則的形式通常過于繁雜，校準(zhǔn)策略與偏導(dǎo)數(shù)信息難以有效制定及獲取。為此，在不增加屈服準(zhǔn)則復(fù)雜性的前提下，開發(fā)一種具有簡(jiǎn)單性、高精度和高效率的表征方法，將有助于提升虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的深化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決已有技術(shù)無法簡(jiǎn)單地和精確地表征金屬板材在塑性變形過程中的各向異性屈服行為的技術(shù)難題。

2、為此，本發(fā)明的目的在于提出一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，該表征方法包括：步驟s1：進(jìn)行待表征金屬板材的力學(xué)試驗(yàn)，以獲取單軸拉伸、等雙軸拉伸、近平面應(yīng)變和簡(jiǎn)單剪切載荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；步驟s2：分別設(shè)置極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β均等于0°；步驟s3：基于所述單軸拉伸與等雙軸拉伸載荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1；步驟s4：基于校準(zhǔn)后的第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力步驟s5：基于所述近平面應(yīng)變與簡(jiǎn)單剪切載荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2；步驟s6：基于校準(zhǔn)后的第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力步驟s7：計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；步驟s8：計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力三軸度η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子步驟s9：基于當(dāng)前的權(quán)重因子屈服應(yīng)力σf1和σf2，計(jì)算極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)力σs；其中，所述屈服應(yīng)力σs為獲取到的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力；步驟s10：令α＝α+δα，以更新極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度α，返回步驟s3，直至α的當(dāng)前值不小于180°時(shí)，令α＝0°并執(zhí)行步驟s11；其中，α和δα的取值范圍均為[0，180°]；步驟s11：令β＝β+δβ，以更新極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度β，返回步驟s3，直至β的當(dāng)前值不小于360°時(shí)，即可預(yù)測(cè)出待表征的金屬板材屈服面上不同位置對(duì)應(yīng)的各個(gè)屈服應(yīng)力σs；其中，β和δβ的取值范圍為[0，360°]。

4、優(yōu)選地，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1為：指數(shù)型屈服準(zhǔn)則、耦合型屈服準(zhǔn)則或具有形狀控制因子的屈服準(zhǔn)則；所述第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2為：指數(shù)型屈服準(zhǔn)則、耦合型屈服準(zhǔn)則或具有形狀控制因子的屈服準(zhǔn)則。

5、優(yōu)選地，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1和所述第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2相同或不同。

6、優(yōu)選地，所述步驟s7，具體包括：通過第一預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；其中，所述第一預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

7、

8、式(1)中，σxx＝cosβcosα,σyy＝cosβsinα,σxy＝sinβ；σxx、σyy和σxy表示柯西應(yīng)力張量的各個(gè)面內(nèi)應(yīng)力分量。

9、優(yōu)選地，所述步驟s8，具體包括：通過第二預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力三軸度η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子其中，所述第二預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

10、

11、優(yōu)選地，所述步驟s9，具體包括：通過第三預(yù)設(shè)公式、所述當(dāng)前的權(quán)重因子屈服應(yīng)力和計(jì)算極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的金屬板材的屈服應(yīng)力σs；

12、其中，所述第三預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

13、

14、優(yōu)選地，該表征方法通過具有編譯功能的軟件來實(shí)現(xiàn)。

15、本發(fā)明的有益效果：

16、(1)本發(fā)明提供的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，能夠精確預(yù)測(cè)金屬板材在單軸拉伸、等雙軸拉伸、近平面應(yīng)變和簡(jiǎn)單剪切載荷下的屈服應(yīng)力。

17、(2)本發(fā)明提供的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，僅整合兩種簡(jiǎn)單屈服準(zhǔn)則計(jì)算的金屬板材的屈服應(yīng)力，便可獲取高精度表征結(jié)果，在顯著提高金屬板材各向異性屈服行為表征精度的同時(shí)，避免了通過增加各向異性系數(shù)以提高屈服準(zhǔn)則表征精度的復(fù)雜開發(fā)過程。

18、(3)本發(fā)明提供的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，與現(xiàn)有的屈服準(zhǔn)則開發(fā)技術(shù)相比，具備用戶友好性的明顯優(yōu)勢(shì)。具體地，即使是不屬于本領(lǐng)域的非專業(yè)人員，也可以熟練地使用本方法對(duì)金屬板材的各向異性屈服行為進(jìn)行高精度地表征。

19、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1為：指數(shù)型屈服準(zhǔn)則、耦合型屈服準(zhǔn)則或具有形狀控制因子的屈服準(zhǔn)則；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1和所述第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2相同或不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述步驟s7，具體包括：通過第一預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述步驟s8，具體包括：通過第二預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力三軸度η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子其中，所述第二預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述步驟s9，具體包括：通過第三預(yù)設(shè)公式、所述當(dāng)前的權(quán)重因子屈服應(yīng)力和計(jì)算極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的金屬板材的屈服應(yīng)力σs；

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，該表征方法通過具有編譯功能的軟件來實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法。該表征方法包括：進(jìn)行待表征金屬板材的力學(xué)試驗(yàn)；設(shè)置極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β均為0°；校準(zhǔn)屈服準(zhǔn)則f<subgt;1</subgt;；計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力校準(zhǔn)屈服準(zhǔn)則f<subgt;2</subgt;；計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；計(jì)算當(dāng)前η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子計(jì)算極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)力σ<subgt;s</subgt;；σ<subgt;s</subgt;為獲取到的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力；令α＝α+Δα，返回校準(zhǔn)f<subgt;1</subgt;的步驟，直至α的當(dāng)前值不小于180°時(shí)，令α＝0°并執(zhí)行下一步驟；令β＝β+Δβ，返回校準(zhǔn)f<subgt;1</subgt;的步驟，直至β的當(dāng)前值不小于360°時(shí)，即可預(yù)測(cè)出待表征的金屬板材屈服面上不同位置對(duì)應(yīng)的各個(gè)屈服應(yīng)力σ<subgt;s</subgt;。本發(fā)明能夠簡(jiǎn)單地和精確地表征金屬板材在塑性變形過程中的各向異性屈服行為。

技術(shù)研發(fā)人員：都凱,任彥強(qiáng),董麗,張樑,孫亮,張志遠(yuǎn),曹方茁,林雪健,鄭博文,王志豪,王統(tǒng),劉桐宇,王新,鄭文濤,袁曉光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9