[發明專利]一種基于彎曲工藝的材料力學性能參數確定方法

有效

• 申請號: 201910042378.0
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109637598B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 段永川;田樂;姚丹;喬海棣;官英平;楊柳
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽

本發明公開了一種基于彎曲工藝的材料力學性能參數確定方法，本發明建立包含不同材料參數的預測V形彎曲的力學模型，分別針對兩種本構模型voce和ludwik建立彎矩計算模型，建立了基于力學解析模型材料參數確定的優化算法，包括且不限于：構建目標函數、構造二次近似目標函數、求解目標好函數最小值等部分,本發明大大的簡化了獲取材料參數的過程，避免了諸多導致誤差的問題,在實際生產工藝中，很多與三點彎曲相類似的成形工藝都可以通過本發明利用實測力學表現來獲取材料的宏觀力學性能參數，省去了材料試驗機的設備成本和測試成本，可以大幅度提高產品的生產效率。

技術領域

本發明涉及一種材料力學性能參數確定方法，特別涉及一種基于彎曲工藝的材料力學性能參數確定方法。

背景技術

金屬材料無論是在成形工藝試驗之前還是成形工藝模擬之前，首選要獲取材料的宏觀力學性能參數，如屈服應力、彈性模量以及后繼屈服應力等，獲取材料性能參數后可根據宏觀力學性能表現規劃相應的工藝條件。目前獲取材料力學性能參數的方法主要通過金屬單向拉伸試驗完成，在單向拉伸試驗前，將待測材料做成標準的性能測試試樣，一般為圓柱形軸對稱試樣或矩形截面的試樣。金屬試樣做好后，利用單向拉伸試驗機的上、下卡具分別夾緊試樣的兩端，進而可通過試驗機對試樣進行單向拉伸測試，獲取相應的力行程曲線，真實應力為σ＝P/A，真實應變為ε＝ln(1+△l/l₀)，其中P為載荷，A為真實截面積，l₀為試樣標距的原始長度，△l為試樣標距的伸長量。在單向拉伸初期材料發生彈性變形，彈性變形量值很小，在測量時會受到卡具彈性變形、卡具與試件間相互滑動等因素干擾，因此這種方法會產生數量級上的誤差；在單向拉伸后期材料會發生非均勻流動，即產生頸縮現象，這樣通過體積不變假設條件所推理出的材料真實截面積A就會產生很大誤差，頸縮后的單向拉伸實驗數據只能摒棄。為了克服現有技術的不足，亟需一種新的板材力學性能參數獲取方法。

發明內容

針對傳統的利用單向拉伸試驗獲取材料性能參數方法中存在一定誤差等問題，本發明提供一種基于彎曲工藝的材料力學性能參數確定方法，通過優化算法確定本構參數。通過優化算法確定本構參數，大大的提高了本構的精度，并針對不同材料性能的差異，提出了兩種本構模型參與優化，最大限度的保證了精度。在實際生產工藝中，很多與三點彎曲相類似的成形工藝都可以通過本發明利用實測力學表現來獲取材料的宏觀力學性能參數，省去了材料試驗機的設備成本和測試成本，可以大幅度提高產品的生產效率。

為實現上述目的，本發明是根據以下技術方案實現的：一種基于彎曲工藝的材料力學性能參數確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在V形彎曲中，建立基于彎曲力、凸模彎曲行程、板材彎曲角度三者關系的力學模型；在彎曲變形階段針對彈、塑性變形分別基于曲率半徑分析等效應力與等效應變的關系，再結合voce本構方程或ludwik本構方程建立彎矩計算模型；

(2)在V形彎曲中，針對板材與凸模之間的貼膜和未貼膜兩個階段的曲率半徑對步驟(1)的曲率半徑進行修正；獲得基于voce本構方程或ludwik本構方程中各個材料力學性能參數的彎曲力-行程模型；

(3)獲取板材在整個V形彎曲過程中的彎曲力、凸模彎曲行程數據；利用步驟(2)彎曲力-行程模型；采用置信域方法對voce本構方程或ludwik本構方程中各個材料力學性能參數分別進行優化，并確定。

進一步的技術方案在于，所述力學模型為

l＝L-(r_d+t/2)sinθ??(3)

式中，μ為摩擦系數，θ為支點處轉角，P為彎曲力，r_d為凹模圓角半徑，N?為支點處反力，l為x軸方向上坐標原點o至板料與凹模切點處距離，L為x軸方向上坐標原點o至凹模圓角曲率中心距離。