一種變厚板（vrb）成形極限應(yīng)力圖的構(gòu)建和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種變厚板（VRB）成形極限應(yīng)力圖的構(gòu)建和使用方法，包括：步驟1、試樣材料基本參數(shù)的測(cè)定，其中，材料基本參數(shù)包括材料厚向異性指數(shù)r、材料應(yīng)變硬化指數(shù)n、材料常數(shù)K；步驟2、利用脹形實(shí)驗(yàn)獲得對(duì)應(yīng)試樣材料的各種厚度等厚板的成形極限曲線；步驟3、根據(jù)相應(yīng)屈服準(zhǔn)則將對(duì)應(yīng)試樣材料的不同厚度下不同應(yīng)變路徑的成形極限曲線根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的成形極限應(yīng)力曲線；步驟4、利用插值法將上述成形極限應(yīng)力曲線連接為一個(gè)曲面，即三維的成形極限應(yīng)力圖。本發(fā)明將傳統(tǒng)的成形極限應(yīng)變曲線轉(zhuǎn)化為成形極限應(yīng)力曲線進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為考慮板厚在內(nèi)的三維的成形極限應(yīng)力圖，能更直觀及準(zhǔn)確的判斷變厚板（VRB）是否能成功成形。
【專利說(shuō)明】一種變厚板(VRB)成形極限應(yīng)力圖的構(gòu)建和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及(Variable Thickness Rolled Blanks, VRB)沖壓成形加工領(lǐng)域,特別涉及變厚板(VRB)沖壓成形極限應(yīng)力圖的構(gòu)建和使用方法，主要用于判斷變厚板(VRB)成形中的破裂，評(píng)價(jià)變厚板(VRB)的成形性能。
【背景技術(shù)】
[0002]板料成形是金屬成形的一個(gè)重要組成部分，在航空航天、汽車、輕工及家電等制造業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。與體積成形不同，板料成形主要是在平面狀態(tài)下變形的，其主要變形方式有兩種類形、四種狀態(tài)；以拉伸為主的“放”，包括拉一拉、拉一壓兩種狀態(tài)。以壓縮為主的“收”，包括壓一壓、拉一壓兩種狀態(tài)。
[0003]在采用板料成形方法進(jìn)行加工時(shí)，材料的破壞形式主要有兩種，即拉應(yīng)力為主導(dǎo)時(shí)的拉伸失穩(wěn)(縮頸直至斷裂)和壓應(yīng)力為主導(dǎo)時(shí)的壓縮失穩(wěn)(起皺)。在板料成形過(guò)程中人們迫切需要知道板料能夠承受的成形極限及在成形過(guò)程中發(fā)生破壞的時(shí)間和位置，以便采取措施加以避免。
[0004]成形極限圖是一種預(yù)測(cè)成形過(guò)程中板材破裂的有效工具，可以方便、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)板料的破裂位置和破裂程度，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著人們對(duì)汽車輕量化要求的提高，新的板料加工工藝也隨之產(chǎn)生，通過(guò)改變軋輥之間的間距來(lái)控制板料連續(xù)厚度變化的工藝已廣泛應(yīng)用，即生產(chǎn)變厚板(VRB )。
[0005]由于變厚板(VRB)具有不同的厚度，所以在成形過(guò)程中，不同位置的材料會(huì)互相牽扯，導(dǎo)致其應(yīng)變路徑較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的成形極限圖只適用于線性應(yīng)變路徑成形條件的成形，因此不能用其來(lái)判斷材料的破裂位置。
[0006]通過(guò)研究，許多研究者發(fā)現(xiàn)成形應(yīng)力極限與應(yīng)變路徑無(wú)關(guān)的特性。因此，解決復(fù)雜應(yīng)變路徑條件下板料成形極限判據(jù)問(wèn)題，對(duì)板料成形應(yīng)力極限的研究有著重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過(guò)研究，人們研究出了可預(yù)測(cè)等厚板復(fù)雜應(yīng)變路徑下成形極限的成形極限應(yīng)力圖。但由于變厚板(VRB)厚度的變化特性，等厚板的成形極限應(yīng)力圖已不能在預(yù)測(cè)其成形極限，因此急需提出一種新的方法來(lái)完成對(duì)這種變厚板(VRB)成形過(guò)程中的成形極限的預(yù)測(cè)，可以較為準(zhǔn)確地確定變厚板(VRB)的破裂點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種變厚板(VRB)成形極限應(yīng)力圖的建立和使用方法，不僅能解決傳統(tǒng)成形極限圖不能預(yù)測(cè)變厚板(VRB)成形能力的問(wèn)題，還能提供一種可準(zhǔn)確、方便評(píng)價(jià)變厚板(VRB )成形過(guò)程中的破裂問(wèn)題方法，本方法不僅可以用于鋼材變厚板的成形極限預(yù)測(cè)，也可以用于其他材料變厚板的成形極限預(yù)測(cè)。
[0008]本發(fā)明是一種變厚板(VRB)成形極限應(yīng)力圖的建立方法和使用方法，為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種變厚板成形極限應(yīng)力圖的構(gòu)建方法，具體包括以下步驟:[0009]步驟1、試樣材料基本參數(shù)的測(cè)定，其中，材料基本參數(shù)包括材料厚向異性指數(shù)r、材料應(yīng)變硬化指數(shù)η、材料常數(shù)K ；
[0010]步驟2、利用脹形實(shí)驗(yàn)獲得對(duì)應(yīng)試樣材料的各種厚度等厚板的成形極限曲線；
[0011]步驟3、根據(jù)相應(yīng)屈服準(zhǔn)則將對(duì)應(yīng)試樣材料的不同厚度下不同應(yīng)變路徑的成形極限曲線根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的成形極限應(yīng)力曲線；
[0012]具體轉(zhuǎn)化公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種變厚板成形極限應(yīng)力圖的構(gòu)建方法，具體包括以下步驟: 步驟1、試樣材料基本參數(shù)的測(cè)定，其中，材料基本參數(shù)包括材料厚向異性指數(shù)I.、材料應(yīng)變硬化指數(shù)η、材料常數(shù)K ； 步驟2、利用脹形實(shí)驗(yàn)獲得對(duì)應(yīng)試樣材料的各種厚度等厚板的成形極限曲線； 步驟3、根據(jù)相應(yīng)屈服準(zhǔn)則將對(duì)應(yīng)試樣材料的不同厚度下不同應(yīng)變路徑的成形極限曲線根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的成形極限應(yīng)力曲線； 具體轉(zhuǎn)化公式如下:
2.一種變厚板成形極限應(yīng)力圖的使用方法，具體包括: 步驟1、首先，在CATIA、UG或Pro/E中對(duì)變厚度板料建立有限元模型，建完后保存為IGS文件； 步驟2、將步驟I中形成的IGS文件導(dǎo)入DYNAF0RM中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以及材料屬性的定義，約束條件的添加，對(duì)于建好的模型生成DYN文件，再提交LS-DYNA進(jìn)行求解； 步驟3、進(jìn)行沖壓過(guò)程仿真，仿真初始時(shí)刻，變厚度板料有限元模型個(gè)點(diǎn)的主次應(yīng)力O1,02均等于零，對(duì)應(yīng)于該變厚度板料成形極限應(yīng)力圖厚度軸上一系列點(diǎn)； 步驟4、仿真過(guò)程中，隨凸模與變厚度板料之間作用力的增加，變厚度板料上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主次應(yīng)力σ” σ2開(kāi)始大于零，在對(duì)應(yīng)的成形極限應(yīng)力圖中，變厚度板料各主次應(yīng)力均在自己相應(yīng)厚度平面內(nèi)移動(dòng)； 步驟5、成形仿真結(jié)束后，從LS-DYNA計(jì)算文件中得到變厚度板料各點(diǎn)的主次應(yīng)力值σ 1； σ 2，將包含主次應(yīng)力以及厚度信息的點(diǎn)放入建立好的變厚度板料成形極限應(yīng)力圖中，根據(jù)這些點(diǎn)的分布位置，判斷變厚板板料的破裂點(diǎn)，其中，位于成形極限應(yīng)力圖之上的點(diǎn)為破裂點(diǎn)，位于成形極限應(yīng)力圖之下的圖為安全點(diǎn)，與成形極限應(yīng)力圖重疊的點(diǎn)為臨界點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103870641SQ201410076416
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李光耀, 孫光永, 崔俊佳, 王濤 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)