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原文传递一种确定高强铝合金板材成形极限的方法

专利名称：	一种确定高强铝合金板材成形极限的方法
摘要：	本发明公开一种确定高强铝合金板材成形极限的方法。包括：制备多个高强铝合金板材试样；对试样进行拉伸试验，获得每个试样的拉力位移曲线、弹性模量和幂函数硬化模型参数；采用有限元软件对拉伸过程进行仿真；根据拉力位移曲线和仿真结果，确定每个试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据；采用Lou‑Huh韧性断裂准则解析表达式求解，得到多组断裂参数值；确定每组断裂参数值对每个试样的预测误差；根据预测误差小于设定阈值的多组断裂参数值，采用主应变空间函数在主应变空间内计算得到高强铝合金板材的成形极限图。本发明在择优选取的基础上应用韧性断裂准则获取多条成形极限曲线形成断裂判定带状区域，判定结果更加可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	董国疆;杨卓云;陈志伟;孙宇飞;赵长财
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910158415.4
公开号：	CN109870357A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	程华
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	066000 河北省秦皇岛市海港区河北大街438号
主权项：	1.一种确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，包括：制备多个高强铝合金板材试样；多个所述高强铝合金板材试样包括单向拉伸试样、剪切缺口试样、圆弧缺口试样和三角缺口试样；对多个高强铝合金板材试样进行拉伸试验，获得每个高强铝合金板材试样的拉力位移曲线、高强铝合金板材的弹性模量和幂函数硬化模型参数；采用有限元软件根据所述高强铝合金板材的弹性模量和幂函数硬化模型参数，对每个高强铝合金板材试样的拉伸过程进行仿真；根据每个高强铝合金板材试样的拉力位移曲线和仿真结果，确定每个高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据；根据每个高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据，采用Lou-Huh韧性断裂准则解析表达式求解，得到多组断裂参数值；确定每组断裂参数值对每个高强铝合金板材试样的预测误差；根据预测误差小于设定阈值的多组断裂参数值，采用主应变空间函数在主应变空间内计算得到每组断裂参数值对应的成形极限曲线，多条成形极限曲线构成高强铝合金板材的成形极限图。 2.根据权利要求1所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述对多个高强铝合金板材试样进行拉伸试验，获得每个高强铝合金板材试样的拉力位移曲线、高强铝合金板材的弹性模量和幂函数硬化模型参数，具体包括：对每个高强铝合金板材试样进行拉伸试验，直至所述高强铝合金板材试样拉断，获得每个高强铝合金板材试样的拉力位移曲线和单向拉伸试样的工程应力应变曲线；根据所述单向拉伸试样的工程应力应变曲线计算高强铝合金板材的弹性模量和真实应力应变曲线；根据所述真实应力应变曲线确定幂函数硬化模型参数，所述幂函数硬化模型参数包括强度系数和硬化指数。 3.根据权利要求1所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述根据每个高强铝合金板材试样的拉力位移曲线和仿真结果，确定每个高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据，具体包括：对于每个高强铝合金板材试样，根据所述高强铝合金板材试样的拉力位移曲线确定对应高强铝合金板材试样的断裂起始位移；根据约束条件提取所述高强铝合金板材试样的断裂应变；所述约束条件为高强铝合金板材试样中心位置为仿真结果中的断裂起始位置、仿真结果中与断裂起始位移对应的时刻为断裂起始时刻、所述断裂起始位置在断裂起始时刻的等效塑性应变为断裂应变；获取仿真结果中所述断裂起始位置的多组应力参数；所述断裂起始位置的等效塑性应变从0增长至断裂应变过程中，每个等效塑性应变对应一组应力参数，每组应力参数包括三个主应力和一个等效应力；根据公式η＝(σ1+σ2+σ3)/(3σeq)确定每个等效塑性应变对应的应力三轴度η；σ1、σ2、σ3为等效塑性应变对应的三个主应力，σeq为等效塑性应变对应的等效应力；获得应力三轴度随等效塑性应变的变化曲线，得到所述高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据；根据公式L＝(σ2-σ1-σ3)/(σ1-σ3)确定每个等效塑性应变对应的Lode参数L；获得Lode参数随等效塑性应变的变化曲线，得到所述高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据；依次获得每个高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据。 4.根据权利要求3所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述根据每个高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据，采用Lou-Huh韧性断裂准则解析表达式求解，得到多组断裂参数值，具体包括：采用拟合函数分别拟合每个高强铝合金板材试样的应力三轴度变化数据和Lode参数变化数据，得到拟合函数中的拟合系数；所述拟合函数为其中，为应力三轴度变化函数，a0、a1、a2…ai为应力三轴度变化函数的拟合系数，为Lode参数变化函数，b0、b1、b2…bi为Lode参数变化函数的拟合系数；采用函数确定每个高强铝合金板材试样的平均应力三轴度ηave和平均Lode参数Lave；其中，为高强铝合金板材试样的等效塑性应变，为高强铝合金板材试样的断裂应变；根据所有高强铝合金板材试样的平均应力三轴度ηave、平均Lode参数Lave和断裂应变，采用Lou-Huh韧性断裂准则解析表达式求解，得到多组断裂参数值；任意三个高强铝合金板材试样的平均应力三轴度ηave、平均Lode参数Lave和断裂应变带入Lou-Huh韧性断裂准则解析表达式，采用数值求解法计算得到一组断裂参数值。 5.根据权利要求1所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述确定每组断裂参数值对每个高强铝合金板材试样的预测误差，具体包括：采用公式获得每组断裂参数值对每个高强铝合金板材试样的积分式损伤值Cint和解析式损伤值Cana，其中，为高强铝合金板材试样的等效塑性应变，为高强铝合金板材试样的断裂应变，为应力三轴度变化函数，为Lode参数变化函数，ηave为所有高强铝合金板材试样的平均应力三轴度，Lave为所有高强铝合金板材试样的平均Lode参数，C1、C2、C3为一组断裂参数值；采用公式计算每组断裂参数值对每个高强铝合金板材试样的预测误差δ。 6.根据权利要求1所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述根据预测误差小于设定阈值的多组断裂参数值，采用主应变空间函数在主应变空间内计算得到每组断裂参数值对应的成形极限曲线，具体包括：计算每组断裂参数值的预测误差均值；所述预测误差均值为所述断裂参数值对应的所有的高强铝合金板材试样的预测误差的平均值；筛选预测误差均值小于设定阈值且任意两个预测误差均值之间的差值小于设定差值的多组断裂参数值；将每组断裂参数值代入主应变空间函数在主应变空间内计算，获得所述断裂参数值对应的成形极限曲线。 7.根据权利要求1所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述主应变空间函数为：其中，α为应力比，β为应变比，C1、C2、C3为一组断裂参数值，ε1为第一主应变，ε2为第二主应变。 8.根据权利要求1所述的确定高强铝合金板材成形极限的方法，其特征在于，所述高强铝合金板材的成形极限图中，多条成形极限曲线构成的带状区域为破裂判定危险区，所述带状区域之上的区域为破裂判定破裂区，所述带状区域之下的区域为破裂判定安全区。
所属类别：	发明专利