[發(fā)明專利]一種測定薄板反向加載包辛格效應(yīng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310229512.0
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103344478A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 臧順來;牛超;李少鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄板沖壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測定薄板反向加載包辛格效應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

在金屬塑性加工過程中，正向加載引起塑性應(yīng)變強(qiáng)化，導(dǎo)致了金屬材料在隨后的反向加載過程中呈現(xiàn)塑性應(yīng)變軟化（屈服極限降低）。這一現(xiàn)象是包辛格(J．Bauschinger)于1886年在金屬材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，被稱為包辛格效應(yīng)。

回彈是薄板沖壓成形中最重要和最難控制的缺陷之一，而薄板的本構(gòu)模型是回彈有限元高精度預(yù)測的關(guān)鍵。目前，本構(gòu)模型對變路徑加載下薄板力學(xué)特性描述不足，這是阻礙回彈預(yù)測精度進(jìn)一步提高的瓶頸。在變路徑加載下，薄板表現(xiàn)出的包辛格效應(yīng)對回彈預(yù)測結(jié)果影響較大，包辛格效應(yīng)能真實(shí)反應(yīng)材料在復(fù)雜加載路徑下的硬化特性，為了提高成形仿真的精度并準(zhǔn)確預(yù)測回彈，研究材料的包辛格效應(yīng)是十分必要的。

目前采用的測量薄板包辛格效應(yīng)的方法有循環(huán)簡單剪切試驗(yàn)和拉伸-壓縮試驗(yàn)。循環(huán)簡單剪切試驗(yàn)中，得到的應(yīng)力、應(yīng)變不均勻，應(yīng)力呈復(fù)雜狀態(tài)，且應(yīng)變大時，邊緣效應(yīng)很嚴(yán)重。拉伸-壓縮試驗(yàn)中，薄板件在壓縮時非常容易失穩(wěn)，使得到的力學(xué)性能曲線處于較小應(yīng)變下，對試樣施加一個側(cè)壓力可以抑制屈曲的發(fā)生，但需要修正摩擦力和雙向應(yīng)力效應(yīng)，引入了新的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種測定薄板反向加載包辛格效應(yīng)的方法，數(shù)據(jù)處理方法簡便，影響因素少，得到的包辛格效應(yīng)曲線準(zhǔn)確。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種測定薄板反向加載包辛格效應(yīng)的方法，包括以下步驟：

1）對待測薄板進(jìn)行預(yù)拉伸后，卸載預(yù)拉伸力，使薄板呈自然狀態(tài)后，再對薄板彎曲成形，待薄板自由回彈后，測量薄板回彈后的形變角度Z*；

2）按照步驟1）所述的操作方法，在不同預(yù)拉伸力、不同相對彎曲半徑下，測量得到一系列薄板回彈后的形變角度Z*；

3）構(gòu)建待測薄板材料參數(shù)的本構(gòu)模型，給待測薄板賦予初始值A(chǔ)₀，在與步驟2）所述對應(yīng)的不同預(yù)拉伸力、不同相對彎曲半徑的條件下，進(jìn)行薄板回彈角度模擬計(jì)算，得到一系列薄板回彈后的形變角度Z；

將步驟2）的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果相比，若二者的差值未達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則對構(gòu)建的本構(gòu)模型的薄板材料參數(shù)進(jìn)行修改，繼續(xù)將步驟2）的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行比對，直到二者的差值達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，輸出此時計(jì)算得到的本構(gòu)模型的薄板材料參數(shù)A；

4）利用得到的本構(gòu)模型的薄板材料參數(shù)A，對薄板的單向拉伸-壓縮試驗(yàn)進(jìn)行有限元模擬，得到薄板的正反加載應(yīng)力-應(yīng)變曲線，即薄板的包辛格效應(yīng)曲線。

步驟2）所述的不同預(yù)拉伸力、不同相對彎曲半徑下，是在試驗(yàn)中的兩組測試試驗(yàn)：

第一組測試試驗(yàn)為，對待測薄板施加一系列不同的預(yù)拉伸力后，卸載預(yù)拉伸力，使薄板呈自然狀態(tài)后，設(shè)定相同的相對彎曲半徑，對待測薄板彎曲成形，對應(yīng)得到預(yù)拉伸力不同、相對彎曲半徑相同條件下測得的一系列薄板回彈后的形變角度Z*；

第二組測試試驗(yàn)為，對待側(cè)薄板施加相同的預(yù)拉伸力后，卸載預(yù)拉伸力，使薄板呈自然狀態(tài)后，在預(yù)拉伸力不變的情況下，對經(jīng)過預(yù)拉伸的待測薄板彎曲成形，設(shè)定一系列不同的相對彎曲半徑，對應(yīng)得到預(yù)拉伸力相同、相對彎曲半徑不同條件下測得的一系列薄板回彈后的形變角度Z*。

所述的彎曲成形是利用凹模具、凸模具對待測薄板進(jìn)行彎曲成形。

步驟3）所述的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果相比，二者的差值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，是通過以下方法計(jì)算模擬得到的：

采用最小二乘意義下的函數(shù)式作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)式（1），