[發(fā)明專利]一種通過量綱分析建立鍍層金屬板失效機(jī)制圖的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210145312.2
• 申請(qǐng)日: 2012-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN102645522A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬增勝;伍杰;周益春;潘勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/20
• 分類號(hào): G01N33/20
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料的加工成形領(lǐng)域，具體涉及一種通過量綱分析建立鍍層金屬板在加工過程中失效機(jī)制圖的方法。

背景技術(shù)

成形極限圖(Forming?Limit?Diagram，F(xiàn)LD)在金屬板料的加工成形，特別是板料深沖成形過程中的失效行為，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以成形極限圖為依據(jù)，將有限元數(shù)值模擬、計(jì)算機(jī)仿真與加工實(shí)驗(yàn)有效結(jié)合起來(lái)研究金屬板料塑性加工過程中的失效行為已成為當(dāng)今工程領(lǐng)域的研究主流。

基于金屬板材料在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)其本身的性能要求逐步提高，為了增強(qiáng)金屬板的耐腐蝕性、耐摩擦性及其他特性，往往要對(duì)板材的表面進(jìn)行改性，即通過電鍍等方法在板材表面鍍上一層具有某種特性的材料，我們稱這種板材為鍍層金屬薄板。但是針對(duì)鍍層金屬薄板材料的加工成形，由于存在幾何非線性、材料非線性和邊界非線性問題，F(xiàn)LD?在刻畫這種材料的失效行為時(shí)遇到了很大挑戰(zhàn)。目前，鍍層金屬薄板材料塑性成形過程中的失效行為主要通過FLD?來(lái)表征，重點(diǎn)研究基底的破壞情況，并沒有考慮表面鍍層的失效行為。然而，鍍層在加工過程中同樣會(huì)出現(xiàn)開裂、起皺等失效行為，這將直接影響到材料表面改性的質(zhì)量。遺憾的是，現(xiàn)在學(xué)術(shù)界對(duì)鍍層金屬薄板在加工過程中鍍層失效行為的表征尚未引起足夠的重視，主要存在三方面的原因使得FLD?在這一研究領(lǐng)域遇到了很大挑戰(zhàn)：①鍍層與基底一般為不同種類的材料，二者在塑性變形時(shí)同步延伸性有差異，即存在“力學(xué)性能失配”；②由于金屬鍍層材料與基底材料的厚度存在較大差異，即兩者之間存在“幾何尺度失配”；③由于鍍層在變形加工時(shí)受到模具和基底的雙重邊界約束以及幾何結(jié)構(gòu)的不均勻性，造成鍍層及界面處產(chǎn)生復(fù)雜的變形，其變形機(jī)理非常復(fù)雜?；谶@些原因，鍍層金屬薄板塑性加工失效機(jī)制非常復(fù)雜，僅僅依賴單一的FLD?并不能夠?qū)ζ涫袨檫M(jìn)行宏觀的、全方位的把握，必須另辟蹊徑，探究解決這一問題的根本方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題提供一種通過量綱分析建立鍍層金屬板在加工過程中失效機(jī)制圖的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）利用量綱分析的Π定理，建立鍍層金屬板加工成形過程中，失效時(shí)的沖壓深度(沖程)?h_failure?與加工過程的各種參數(shù)之間的無(wú)量綱關(guān)系,

hfailure=h(F,μ,rp,rd,d,Ec,σyc,vc,nc,tc,Es,σys,vs,ns,ts)]]>，

其中，F(xiàn)是壓邊力，μ是模具與板材之間的摩擦系數(shù)(沖頭與板材，凹模與板材以及壓邊圈與板材之間的摩擦系數(shù)都是相同的)，r_p?是沖頭(punch)的圓角半徑，r_d是凹模(die)的圓角半徑，d是沖頭與凹模的間隙，E，σ,ν,n和t分別表示材料的楊氏模量，屈服強(qiáng)度，泊松比，硬化指數(shù)和厚度，下標(biāo)c和s分別表示是鍍層(coating)和基底(substrate)；