[發(fā)明專利]一種熱軋高強鋼板成形極限圖的計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911244501.3
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN112926173A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳維晉;徐國利;裴新華;申慶波;彭揚文;殷勝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G01N3/18;G06F119/14
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明涉及一種熱軋高強鋼板成形極限圖的計算方法，包括如下步驟：(1)沿著熱軋高強鋼板軋制方向，采用單向拉伸試驗獲得至少0°、45°和90°三個方向的屈服強度、抗拉強度、均勻延伸率以及屈服后的應力應變曲線；(2)采用板成形試驗機實測一系列典型強度等級及厚度的鋼板FLD₀；(3)通過單向拉伸數(shù)據(jù)與實測FLD₀之間進行回歸建立FLD₀的計算公式；(4)根據(jù)獲得的至少三個方向的單向拉伸數(shù)據(jù)確定材料適用的各向異性屈服準則；(5)采用Swift硬化方程擬合所測材料的硬化曲線；(6)采用MK模型計算該材料的初始極限主次應變值，并結(jié)合計算的FLD₀對極限應變值進行修正，獲得最終熱軋高強鋼板的成形極限圖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種計算方法，具體涉及一種熱軋高強鋼板成形極限圖的計算方法，屬于鋼板成形極限圖的構(gòu)建方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

汽車輕量化，主要措施是材料輕量化和結(jié)構(gòu)輕量化。材料以熱帶冷、高強減薄都是必然趨勢。熱軋高強鋼是汽車底盤件的最主要原料，承擔著安全、承載性能，隨著強度提高，相應材料的塑性下降，而零件復雜程度未降低，因此材料成形問題越來越突出。成形極限圖(FLD)廣泛應用于板成形加工領(lǐng)域，配合有限元分析軟件，可為零件可成形性分析及模具設(shè)計提供高效的評價依據(jù)，目前在薄板成形領(lǐng)域的應用已經(jīng)非常普遍。成形極限圖的提出，推動了板材性能、成形性能、成形工藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展，是成形科學中重要的一步。

FLD的獲得一種是根據(jù)成形實驗測試標準GBT 15825.8進行實驗測試，在板料上印制小圓網(wǎng)格的方法來進行材料成形實驗，然而存在的問題是實驗量大、效率低，且測試結(jié)果僅能代表所測試樣，熱軋鋼板的特征就是材料性能波動較大；一種是采用經(jīng)驗或理論計算模型，其中冷軋薄板領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)了相當多的數(shù)學模型，但由于熱軋鋼板與冷軋薄板的組織性能差異，薄板理論公式不適用于熱軋鋼板，當前熱軋鋼板使用最多的是Keeler經(jīng)驗公式，然而實驗證明Keeler公式的偏差比較大，尤其是在雙拉區(qū)高估了材料成形能力；還有一種是采用有限元模擬的方式進行成形極限計算，但是有限元分析受材料模型的影響非常大，且有限元模型的假設(shè)比較理想化，對于實物材料的表面狀態(tài)、損傷等難以考慮的非常精確，導致有限元分析的計算精度有限，這也是當前數(shù)值模擬亟需提高的部分。

熱軋高強鋼由于其成分設(shè)計和微觀組織特點，隨著材料強度的提高和塑性的降低，其成形極限圖FLD的應變水平總體呈逐漸降低態(tài)勢。準確的熱軋高強鋼FLD可在鋼板開發(fā)階段為鋼板成分組織設(shè)計和冶金制造工藝優(yōu)化提供評價依據(jù)，在零件可制造性階段提供合理選材和沖壓工藝設(shè)計及模具設(shè)計優(yōu)化的依據(jù)，在零件批量生產(chǎn)階段可為制造標準制訂提供零件工藝公差范圍，有效改善鋼板到零件全流程的設(shè)計和可制造、可加工性。

中國專利公開號CN 101599094A的專利文件公布了一種建立相變誘發(fā)塑性鋼板成形極限圖的模型方法，具體步驟是：(1)測定TRIP鋼板的厚度和應變硬化指數(shù)；(2)計算平面應變狀態(tài)下相變誘發(fā)塑性鋼板的極限應變值；(3)建立應變坐標系，將數(shù)據(jù)合成在坐標系上，建立該相變誘發(fā)塑性鋼板的成形極限圖。該發(fā)明的FLD₀依賴于實際的板成形實驗測定，不同規(guī)格和狀態(tài)下需要每次進行FLD₀的測試。FLD左側(cè)認定為沿45°一條直線，F(xiàn)LD右側(cè)則基于脹形區(qū)寬度方向應變與厚向應變的比恒定建立了一個主次應變關(guān)系式，并采用實驗數(shù)據(jù)回歸了一條近似線性的方程式。從該發(fā)明的實施例可見，冷軋TRIP鋼板成形的雙拉區(qū)實驗數(shù)據(jù)比較符合該預測曲線。但是，顯然不滿足熱軋高強鋼的雙拉區(qū)的極限應變值非線性和往右下傾斜的特點。