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    高強板沖壓成形回彈預測方法

    作者: 來源: 日期:2020/9/22 16:43:48

    高強板沖壓成形回彈預測方法:一種高強板【13323330534       13702026627】沖壓成形回彈預測方法,其特征在于:包括以下步驟:步驟(1):進行多組材料拉伸-壓縮實驗,試驗中采用的試件按國家標準GB/T228.1—2010的規定制造成標準試件,截面為矩形;對10個高強板試件進行,加載控制應變隨時間變化先線性增加至其極限的50%,再線性減小至其應變為壓縮極限的50%,形成高強板的應力-應變曲線族;對高強板的應力-應變曲線族通過最小二乘法擬合得到初始材料本構模型,具體方法如下;使用屈服方程對高強板的塑性各向異性進行描述,使用隨動硬化材料模型對楊氏彈性模量的變動性進行描述;屈服方程為:  平面應力狀態φ由兩個主值φ'、φ”描述:其中,m為等向硬化率的材料系數,為有效應力,且φ'、φ”作為兩個各向同性函數表示為      其中,X'1、X”1和X'2、X”2分別為矩陣X'=[X'xx X'yy X'xy]T和X"=[X”xx X”yy X”xy]T的主值;對于各向異性,矩陣X'和X"的元素分別由Cauchy應力張量σ進行線性變換獲得:X'=L'σ (7)X"=L"σ (8)L′和L″分別為X'與X”的線性變換矩陣,其的分量由以下式(9)和(10)求得:   其中,α1-α8是八個各向異性系數;利用Yoshida-Uemori隨動硬化材料模型描述楊氏彈性模量與塑性應變的關系,即  式(13)中,E0為初始楊氏彈性模量;Ea為最小楊氏彈性模量;ξ為衰減系數,為有效塑性應變;該模型假定在塑性變形過程中,屈服面的大小和形狀都保持不變,只是整體在應力空間中作平移;Yoshida-Uemori隨動硬化材料模型也能夠通過屈服面f、及其背應力α和邊界面F及其背應力β來描述:f=φ(σ-α)-Y=0 (14)其中,φ為通過屈服函數計算的等效應力,σ和α分別表示Cauchy應力和背應力,Y為初始屈服應力的材料參數;F=φ(σ-β)-(B+R)=0 (15)邊界面基于等向硬化和隨動硬化,β表示邊界面的背應力,B表示邊界面初始大小,R表示邊界面等向硬化量;屈服面相對于邊界曲面的相對關系為:α*=α-β (16)其中,α*為相對運動量;用屈服面的演化過程定義塑性變形過程中的硬化行為:  其中,表示有效塑性應變率,C為表示隨機硬化率的材料參數,a是屈服面和邊界面的差值,即a=B+R-Y=a0+R;a0為a的初始值;邊界面等向硬化量的演化規律為:  其中,m為等向硬化率的材料參數,Rsat為R的飽和當量值;當經歷大變形時利用邊界面的演化定義飽和應力:  其中,b為飽和當量值;上述公式中,初始屈服應力的材料參數Y、隨機硬化率的材料參數C、飽和當量值b、等向硬化率的材料系數m和邊界面等向硬化量d的飽和當量值Rsat的首次計算通過最小二乘法擬合拉伸-壓縮實驗的多組應力-應變曲線得到,實現建立初始材料本構模型F(σ,ε)過程。步驟(2):將擬合后的初始材料本構模型導入有限元分析軟件中對高強板U型槽沖壓成形過程進行仿真,并進行U型槽沖壓實驗;比較實際U型槽沖壓實驗回彈和有限元仿真回彈結果;步驟(3):有限元仿真回彈結果與實際沖壓實驗的回彈相對誤差超過8%的閾值時,修正材料本構模型參數,并重復步驟(2);即如果U型槽有限元沖壓仿真回彈角度(θ'1、θ'2)與實際沖壓實驗回彈角度(θ1、θ2)的差值超過閾值,對初始材料本構模型中背應力α、初始屈服應力的材料參數Y、隨機硬化率的材料參數C、飽和當量值b、等向硬化率的材料系數m和邊界面等向硬化量d的飽和當量值Rsat進行調整:如果仿真回彈結果小于沖壓實驗結果,說明材料真實本構模型應該位于擬合的初始材料本構模型的下方,選取初始材料本構模型上方的應力-應變曲線族重新進行擬合獲得修訂后的材料本構模型,以增加平均楊氏模量;反之,如果仿真回彈結果大于沖壓實驗結果,說明材料真實本構模型應該位于擬合本構模型的上方,以減少平均楊氏模量;將修訂后的材料本構模型導入有限元分析軟件中對高強板U型槽沖壓成形過程進行仿真,重復進行所述步驟(2)中高強板沖壓成形仿真及回彈比較,最終使仿真與實驗結果差異滿足閾值,進行步驟(4);步驟(4):利用修正后、滿足仿真精度要求的材料本構模型對高強板沖壓件進行沖壓仿真,得到準確的沖壓回彈結果。

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