一种变厚板（vrb）成形极限应力图的构建和使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种变厚板（VRB）成形极限应力图的构建和使用方法，包括：步骤1、试样材料基本参数的测定，其中，材料基本参数包括材料厚向异性指数r、材料应变硬化指数n、材料常数K；步骤2、利用胀形实验获得对应试样材料的各种厚度等厚板的成形极限曲线；步骤3、根据相应屈服准则将对应试样材料的不同厚度下不同应变路径的成形极限曲线根据公式转化为相应的成形极限应力曲线；步骤4、利用插值法将上述成形极限应力曲线连接为一个曲面，即三维的成形极限应力图。本发明将传统的成形极限应变曲线转化为成形极限应力曲线进一步转化为考虑板厚在内的三维的成形极限应力图，能更直观及准确的判断变厚板（VRB）是否能成功成形。
【专利说明】一种变厚板(VRB)成形极限应力图的构建和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及(Variable Thickness Rolled Blanks, VRB)冲压成形加工领域,特别涉及变厚板(VRB)冲压成形极限应力图的构建和使用方法，主要用于判断变厚板(VRB)成形中的破裂，评价变厚板(VRB)的成形性能。
【背景技术】
[0002]板料成形是金属成形的一个重要组成部分，在航空航天、汽车、轻工及家电等制造业中有着非常广泛的应用。与体积成形不同，板料成形主要是在平面状态下变形的，其主要变形方式有两种类形、四种状态；以拉伸为主的“放”，包括拉一拉、拉一压两种状态。以压缩为主的“收”，包括压一压、拉一压两种状态。
[0003]在采用板料成形方法进行加工时，材料的破坏形式主要有两种，即拉应力为主导时的拉伸失稳(缩颈直至断裂)和压应力为主导时的压缩失稳(起皱)。在板料成形过程中人们迫切需要知道板料能够承受的成形极限及在成形过程中发生破坏的时间和位置，以便采取措施加以避免。
[0004]成形极限图是一种预测成形过程中板材破裂的有效工具，可以方便、准确的预测板料的破裂位置和破裂程度，受到业界的广泛关注。随着人们对汽车轻量化要求的提高，新的板料加工工艺也随之产生，通过改变轧辊之间的间距来控制板料连续厚度变化的工艺已广泛应用，即生产变厚板(VRB )。
[0005]由于变厚板(VRB)具有不同的厚度，所以在成形过程中，不同位置的材料会互相牵扯，导致其应变路径较为复杂，传统的成形极限图只适用于线性应变路径成形条件的成形，因此不能用其来判断材料的破裂位置。
[0006]通过研究，许多研究者发现成形应力极限与应变路径无关的特性。因此，解决复杂应变路径条件下板料成形极限判据问题，对板料成形应力极限的研究有着重要的理论意义与工程应用价值。经过研究，人们研究出了可预测等厚板复杂应变路径下成形极限的成形极限应力图。但由于变厚板(VRB)厚度的变化特性，等厚板的成形极限应力图已不能在预测其成形极限，因此急需提出一种新的方法来完成对这种变厚板(VRB)成形过程中的成形极限的预测，可以较为准确地确定变厚板(VRB)的破裂点。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题是提供一种变厚板(VRB)成形极限应力图的建立和使用方法，不仅能解决传统成形极限图不能预测变厚板(VRB)成形能力的问题，还能提供一种可准确、方便评价变厚板(VRB )成形过程中的破裂问题方法，本方法不仅可以用于钢材变厚板的成形极限预测，也可以用于其他材料变厚板的成形极限预测。
[0008]本发明是一种变厚板(VRB)成形极限应力图的建立方法和使用方法，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:一种变厚板成形极限应力图的构建方法，具体包括以下步骤:[0009]步骤1、试样材料基本参数的测定，其中，材料基本参数包括材料厚向异性指数r、材料应变硬化指数η、材料常数K ；
[0010]步骤2、利用胀形实验获得对应试样材料的各种厚度等厚板的成形极限曲线；
[0011]步骤3、根据相应屈服准则将对应试样材料的不同厚度下不同应变路径的成形极限曲线根据公式转化为相应的成形极限应力曲线；
[0012]具体转化公式如下:
【权利要求】
1.一种变厚板成形极限应力图的构建方法，具体包括以下步骤: 步骤1、试样材料基本参数的测定，其中，材料基本参数包括材料厚向异性指数I.、材料应变硬化指数η、材料常数K ； 步骤2、利用胀形实验获得对应试样材料的各种厚度等厚板的成形极限曲线； 步骤3、根据相应屈服准则将对应试样材料的不同厚度下不同应变路径的成形极限曲线根据公式转化为相应的成形极限应力曲线； 具体转化公式如下:
2.一种变厚板成形极限应力图的使用方法，具体包括: 步骤1、首先，在CATIA、UG或Pro/E中对变厚度板料建立有限元模型，建完后保存为IGS文件； 步骤2、将步骤I中形成的IGS文件导入DYNAF0RM中进行网格划分，以及材料属性的定义，约束条件的添加，对于建好的模型生成DYN文件，再提交LS-DYNA进行求解； 步骤3、进行冲压过程仿真，仿真初始时刻，变厚度板料有限元模型个点的主次应力O1,02均等于零，对应于该变厚度板料成形极限应力图厚度轴上一系列点； 步骤4、仿真过程中，随凸模与变厚度板料之间作用力的增加，变厚度板料上各点对应的主次应力σ” σ2开始大于零，在对应的成形极限应力图中，变厚度板料各主次应力均在自己相应厚度平面内移动； 步骤5、成形仿真结束后，从LS-DYNA计算文件中得到变厚度板料各点的主次应力值σ 1； σ 2，将包含主次应力以及厚度信息的点放入建立好的变厚度板料成形极限应力图中，根据这些点的分布位置，判断变厚板板料的破裂点，其中，位于成形极限应力图之上的点为破裂点，位于成形极限应力图之下的图为安全点，与成形极限应力图重叠的点为临界点。
【文档编号】G06F17/50GK103870641SQ201410076416
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】李光耀, 孙光永, 崔俊佳, 王涛 申请人:湖南大学