[發明專利]一種測定等效塑性應變成形極限圖的試驗與計算方法

有效

• 申請號: 202010618096.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111896373B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 肖鋒
• 申請（專利權）人: 武漢上善仿真科技有限責任公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種測定等效塑性應變成形極限圖的試驗與計算方法，其步驟包括：測定材料的真實均勻應變和真實斷裂應變；計算不同簡單應變路徑下的主應變和次應變；繪制并修正等效塑性應變成形極限圖(EPS?FLD)。本發明通過理論創新避免了現有技術的各種不足，為新形勢下的汽車用鋼提供了技術解決方案，同時，將材料均勻成形極限和斷裂成形極限的測定集成在單軸拉伸DIC試驗中，在無需額外增加試驗并可達到更好的技術目標的條件下，無需額外增加試驗，節省了寶貴的人力成本和設備成本，因此，本發明具有重要的理論與工程實踐意義。

技術領域

本發明涉及一種測定成形極限圖的方法，尤其是涉及金屬材料的等效塑性應變成形極限圖的試驗與計算及其修正方法。

背景技術

成形極限圖(Forming Limit Diagram，簡稱FLD)于上個世紀60年代由Keeler(SAEtechnical paper 650535)和Goodwin(SAE technical paper 680093)共同提出。Keeler提出了右半邊區域用于板料受雙拉變形的簡單應變狀態區域的分析，Goodwin在Keeler的基礎上擴展了左半邊區域用于板料受拉-壓變形的簡單應變狀態區域的分析。

FLD描述了在不同簡單應變路徑下的主應變(縱坐標)和次應變(橫坐標)臨近局部頸縮狀態的極限組合，其簡單應變路徑覆蓋從純單軸拉伸到純雙軸拉伸狀態，對應的簡單應變路徑β的取值范圍為[-0.5,1]。

目前，成形極限圖已經被工業界認為是評價板料成形性的有效工具，形成了成熟的行業標準，如GB-T/15825.8-2008(《金屬薄板成形性能與試驗方法第8部分:成形極限圖(FLD)測定指南》)，該標準針對如何測定板料的FLD制定了詳細的試驗方法和流程。簡單說，首先，制作幾種簡單應變路徑下的試驗試樣并進行試驗；其次，試驗完成之后，選取并測定臨界網格圓的主應變和次應變，在成形極限圖中標注測量點；最后，根據測量點的分布狀態，擬合得到板料的成形極限曲線(Forming Limit Curve，簡稱FLC)，其形狀一般為“V”字型。

在標準的成形極限圖中，測量主應變和次應變的臨界網格圓的選取是根據是否處于發生局部頸縮的臨界狀態為判斷標準，具體在工程上的處理方法是：將位于縮頸區但未破裂的網格圓作為臨界網格圓，或者，將緊靠縮頸或裂紋的網格圓作為臨界網格圓，或者，將與縮頸或裂紋橫貫其中部之網格圓相鄰的網格圓作為臨界網格圓，因此，FLD不能用于在沖壓分析中判斷材料失效的標準。

然而，在標準的成形極限圖中，若測量主應變和次應變的臨界網格圓的選取根據是否處于發生斷裂的臨界狀態為判斷標準，則擬合得到板料的斷裂成形極限(FractureForming Limit，簡稱FFL)，若簡單應變路徑β的取值范圍為[0,1]，根據體積不變條件：

ε₁+ε₂+ε₃＝0 (1)

在斷裂臨界狀態，厚度方向的應變近似等于常數ε₃≈const.，則(1)式可變為：

ε₁＝-ε₂+const. (2)

因此，在成形極限圖中，FFL近似為一條斜率為“-1”的直線。

正是由于FLD為方便研究板料成形極限、評價板料成形性能及解決板料成形領域中眾多難題提供了技術基礎和實用判據，因此，FLD被集成到了商用沖壓仿真軟件中用于板料成形嚴重度的判斷標準。

但是，本申請的發明人在實現本發明的過程中，經過研究發現：傳統的FLD判據標準在測試方法上存在技術缺陷：

第一，不同簡單應變路徑下測定的主應變和次應變，對臨界網格圓的變形程度判斷，難以保證在同一個變形水平，FLC曲線在形式上不符合理論預測結果。