[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

在審

• 申請號: 202110185037.6
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112964555A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 肖鋒
• 申請（專利權）人: 肖鋒
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

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：測定材料的擴孔率或均勻延伸率；計算帶邊緣損傷的真實斷裂應變或真實均勻應變；計算不同簡單應變路徑下的真實主應變和真實次應變；繪制等效塑性應變成形極限曲線。本發明避免了現有技術的各種不足，面對先進高強鋼的邊緣開裂預測提出了可行的工程解決方案，降低了材料測試成本，節省了人力成本和設備投入。本發明測定的等效塑性應變成形極限曲線可直接輸入到現有的成形仿真商業軟件之中，可直觀的驗證預測結果的準確性，將加速工程化應用，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等效塑性應變成形極限圖的試驗與計算方法，尤其是涉及均勻成形或帶邊緣損傷的等效塑性應變、雙線性和單線性成形極限圖的試驗與計算方法。

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真實主應變(縱坐標)和真實次應變(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]，β與r值，即塑性應變比的關系如下：

因此，可以轉化為用r值表征簡單應變路徑。

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，簡稱為“V-FLD”或“V-FLC”。

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，V-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 (2)

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. (3)

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風險的判斷標準。

然而，隨著先進高強鋼(AHSS)的大量應用，傳統的FLD已經被反復證明不能用于預測AHSS的邊緣開裂，比如：