一種變厚板（vrb）成形極限應力圖的構建和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變厚板（VRB）成形極限應力圖的構建和使用方法，包括：步驟1、試樣材料基本參數(shù)的測定，其中，材料基本參數(shù)包括材料厚向異性指數(shù)r、材料應變硬化指數(shù)n、材料常數(shù)K；步驟2、利用脹形實驗獲得對應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)相應屈服準則將對應試樣材料的不同厚度下不同應變路徑的成形極限曲線根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為相應的成形極限應力曲線；步驟4、利用插值法將上述成形極限應力曲線連接為一個曲面，即三維的成形極限應力圖。本發(fā)明將傳統(tǒng)的成形極限應變曲線轉(zhuǎn)化為成形極限應力曲線進一步轉(zhuǎn)化為考慮板厚在內(nèi)的三維的成形極限應力圖，能更直觀及準確的判斷變厚板（VRB）是否能成功成形。
【專利說明】一種變厚板(VRB)成形極限應力圖的構建和使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及(Variable Thickness Rolled Blanks, VRB)沖壓成形加工領域,特別涉及變厚板(VRB)沖壓成形極限應力圖的構建和使用方法，主要用于判斷變厚板(VRB)成形中的破裂，評價變厚板(VRB)的成形性能。
【背景技術】
[0002]板料成形是金屬成形的一個重要組成部分，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行加工時，材料的破壞形式主要有兩種，即拉應力為主導時的拉伸失穩(wěn)(縮頸直至斷裂)和壓應力為主導時的壓縮失穩(wěn)(起皺)。在板料成形過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程中發(fā)生破壞的時間和位置，以便采取措施加以避免。
[0004]成形極限圖是一種預測成形過程中板材破裂的有效工具，可以方便、準確的預測板料的破裂位置和破裂程度，受到業(yè)界的廣泛關注。隨著人們對汽車輕量化要求的提高，新的板料加工工藝也隨之產(chǎn)生，通過改變軋輥之間的間距來控制板料連續(xù)厚度變化的工藝已廣泛應用，即生產(chǎn)變厚板(VRB )。
[0005]由于變厚板(VRB)具有不同的厚度，所以在成形過程中，不同位置的材料會互相牽扯，導致其應變路徑較為復雜，傳統(tǒng)的成形極限圖只適用于線性應變路徑成形條件的成形，因此不能用其來判斷材料的破裂位置。
[0006]通過研究，許多研究者發(fā)現(xiàn)成形應力極限與應變路徑無關的特性。因此，解決復雜應變路徑條件下板料成形極限判據(jù)問題，對板料成形應力極限的研究有著重要的理論意義與工程應用價值。經(jīng)過研究，人們研究出了可預測等厚板復雜應變路徑下成形極限的成形極限應力圖。但由于變厚板(VRB)厚度的變化特性，等厚板的成形極限應力圖已不能在預測其成形極限，因此急需提出一種新的方法來完成對這種變厚板(VRB)成形過程中的成形極限的預測，可以較為準確地確定變厚板(VRB)的破裂點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問題是提供一種變厚板(VRB)成形極限應力圖的建立和使用方法，不僅能解決傳統(tǒng)成形極限圖不能預測變厚板(VRB)成形能力的問題，還能提供一種可準確、方便評價變厚板(VRB )成形過程中的破裂問題方法，本方法不僅可以用于鋼材變厚板的成形極限預測，也可以用于其他材料變厚板的成形極限預測。
[0008]本發(fā)明是一種變厚板(VRB)成形極限應力圖的建立方法和使用方法，為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:一種變厚板成形極限應力圖的構建方法，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、材料應變硬化指數(shù)η、材料常數(shù)K ；
[0010]步驟2、利用脹形實驗獲得對應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)相應屈服準則將對應試樣材料的不同厚度下不同應變路徑的成形極限曲線根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為相應的成形極限應力曲線；
[0012]具體轉(zhuǎn)化公式如下:
【權利要求】
1.一種變厚板成形極限應力圖的構建方法，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.、材料應變硬化指數(shù)η、材料常數(shù)K ； 步驟2、利用脹形實驗獲得對應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)相應屈服準則將對應試樣材料的不同厚度下不同應變路徑的成形極限曲線根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為相應的成形極限應力曲線； 具體轉(zhuǎn)化公式如下:
2.一種變厚板成形極限應力圖的使用方法，具體包括: 步驟1、首先，在CATIA、UG或Pro/E中對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文件導入DYNAF0RM中進行網(wǎng)格劃分，以及材料屬性的定義，約束條件的添加，對于建好的模型生成DYN文件，再提交LS-DYNA進行求解； 步驟3、進行沖壓過程仿真，仿真初始時刻，變厚度板料有限元模型個點的主次應力O1,02均等于零，對應于該變厚度板料成形極限應力圖厚度軸上一系列點； 步驟4、仿真過程中，隨凸模與變厚度板料之間作用力的增加，變厚度板料上各點對應的主次應力σ” σ2開始大于零，在對應的成形極限應力圖中，變厚度板料各主次應力均在自己相應厚度平面內(nèi)移動； 步驟5、成形仿真結束后，從LS-DYNA計算文件中得到變厚度板料各點的主次應力值σ 1； σ 2，將包含主次應力以及厚度信息的點放入建立好的變厚度板料成形極限應力圖中，根據(jù)這些點的分布位置，判斷變厚板板料的破裂點，其中，位于成形極限應力圖之上的點為破裂點，位于成形極限應力圖之下的圖為安全點，與成形極限應力圖重疊的點為臨界點。
【文檔編號】G06F17/50GK103870641SQ201410076416
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李光耀, 孫光永, 崔俊佳, 王濤 申請人:湖南大學