基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法与流程

文档序号:22967175发布日期:2020-11-19 21:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,包括步骤:

(1)建立冲孔几何模型:根据国标要求建立金属板料冲孔过程的冲孔几何模型,在冲孔几何模型中设定冲孔几何参数;

(2)建立材料弹塑性本构模型:获取金属板料的工程应力应变曲线,并根据工程应力应变曲线获得真应力-塑性应变曲线,根据真应力-塑性应变曲线建立材料弹塑性本构模型;

(3)建立材料断裂失效模型:根据典型的力学性能试验建立材料断裂失效模型;

(4)建立冲孔有限元模型:将冲孔几何模型转化为冲孔有限元模型,冲孔有限元模型中设置有冲孔几何参数,然后向冲孔有限元模型的金属板料属性中输入材料弹塑性本构模型和材料断裂失效模型,并设置冲孔工艺参数,最后设置冲孔的输出结果;

(5)优化各项参数:在冲孔有限元模型中输入不同的冲孔几何参数和冲孔工艺参数,反复迭代计算,直至输出的冲孔质量满足要求,从而确定最优冲孔几何参数和冲孔工艺参数。

2.根据权利要求1所述的基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,其特征在于,所述步骤(2)中,根据工程应力应变曲线获得真应力-塑性应变曲线后,对真应力-塑性应变曲线拟合外推至应变为1,得到完整真应力-塑性应变曲线,然后再根据完整真应力-塑性应变曲线建立完整的材料弹塑性本构模型。

3.根据权利要求2所述的基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,其特征在于,它还包括材料弹塑性本构模型的标定过程,具体过程为,在完整的材料弹塑性本构模型中设置参数范围输出模拟的力-变形曲线,然后进行单向拉伸试验,监控试验力及拉伸应变形变情况,得到试验的力-变形曲线,对比模拟的力-变形曲线与试验的力-变形曲线,不断修正完整的材料弹塑性本构模型中的参数,以确定最优拟合参数,得到最接近实际的完整的材料弹塑性本构模型。

4.根据权利要求3所述的基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,其特征在于,所述步骤(3)中材料断裂失效模型的具体建立过程为,首先采用全应力状态的方式对金属材料分别进行剪切拉伸、平面应变、缺口拉伸、中心孔拉伸、等轴双拉的典型力学性能试验,读取材料断裂时的断裂应变;然后基于五种典型力学性能试验建立相对应的五种仿真模型,分别提取仿真模型中的失效单元的相关参数信息,结合试验时读取的断裂时的断裂应变,通过基于现象的韧性断裂公式进行拟合,构建得到材料断裂失效模型。

5.根据权利要求4所述的基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,其特征在于,还包括分别采用剪切拉伸、平面应变、缺口拉伸、中心孔拉伸、等轴双拉等试验对得到的材料断裂失效模型进行验证与修正,具体过程为:首先获取每种典型力学性能试验的力-变形曲线,然后再次将材料断裂失效模型和材料弹塑性本构模型添加到仿真模型中,加载与试验相同的边界条件与载荷进行仿真计算,分别提取仿真计算结果中的力-变形曲线,反复比对仿真力-变形曲线和对应的试验力-变形曲线的变化趋势,不断修正材料断裂失效模型的参数,从而获得最接近实际的材料断裂失效模型。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,其特征在于,所述步骤(1)中的冲孔几何参数包括冲头直径、凹模内孔直径、板料厚度;所述步骤(4)中,冲孔工艺参数包括接触摩擦系数、压边力大小和冲孔速度。

7.根据权利要求1~5中任一项所述的基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法,其特征在于,所述步骤(4)中冲孔的输出结果包括冲孔的直径大小和冲裁断面质量。


技术总结
本发明涉及金属加工工艺领域,尤其涉及一种基于有限元仿真的金属板料冲孔工艺参数优化方法。本发明包括步骤:(1)根据国标要求建立冲孔几何模型,设定冲孔几何参数;(2)获取真应力‑塑性应变曲线,根据真应力‑塑性应变曲线建立材料弹塑性本构模型;(3)根据典型的力学性能试验建立材料断裂失效模型;(4)将冲孔几何模型转化为冲孔有限元模型,冲孔有限元模型中设置有冲孔几何参数,向冲孔有限元模型中输入材料弹塑性本构模型和材料断裂失效模型,并设置冲孔工艺参数;(5)优化各项参数:输入不同的冲孔几何参数和冲孔工艺参数,反复迭代计算,直至输出的冲孔质量满足要求。本发明能够高效率、高精度的优化金属板料冲孔工艺参数。

技术研发人员:刘念;熊飞;高云;王靓;赵江涛
受保护的技术使用者:武汉钢铁有限公司
技术研发日:2020.07.27
技术公布日:2020.11.17
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1