本發(fā)明涉及金屬板材各向異性屈服行為預(yù)測(cè)的，具體而言，涉及一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法。

背景技術(shù)：

1、高性能金屬板材廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，這不僅可以降低燃油損耗、co2排放，還能夠增加汽車的碰撞安全性、可回收性與制動(dòng)性。然而，在經(jīng)歷復(fù)雜的熱加工歷史后，金屬板材通常伴隨著顯著的各向異性屈服行為。此外，在塑性成形過(guò)程中，金屬板材經(jīng)常承受單軸拉伸、等雙軸拉伸、近平面應(yīng)變與簡(jiǎn)單剪切載荷的共同作用，這導(dǎo)致難以通過(guò)已有技術(shù)來(lái)高精度表征金屬板材的各向異性屈服行為。

2、目前，通過(guò)已有的一些商用有限元分析軟件評(píng)估構(gòu)件的幾何形狀與成形工藝時(shí)，所嵌入的屈服準(zhǔn)則僅能預(yù)測(cè)單軸和等雙軸拉伸屈服應(yīng)力，通常對(duì)近平面應(yīng)變和簡(jiǎn)單剪切載荷主導(dǎo)的塑性變形行為難以提供高精度表征結(jié)果。為了克服這一問(wèn)題，已經(jīng)開發(fā)了一些具有眾多各向異性系數(shù)的屈服準(zhǔn)則。然而，這些屈服準(zhǔn)則的形式通常過(guò)于繁雜，校準(zhǔn)策略與偏導(dǎo)數(shù)信息難以有效制定及獲取。為此，在不增加屈服準(zhǔn)則復(fù)雜性的前提下，開發(fā)一種具有簡(jiǎn)單性、高精度和高效率的表征方法，將有助于提升虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的深化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決已有技術(shù)無(wú)法簡(jiǎn)單地和精確地表征金屬板材在塑性變形過(guò)程中的各向異性屈服行為的技術(shù)難題。

2、為此，本發(fā)明的目的在于提出一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，該表征方法包括：步驟s1：進(jìn)行待表征金屬板材的力學(xué)試驗(yàn)，以獲取單軸拉伸、等雙軸拉伸、近平面應(yīng)變和簡(jiǎn)單剪切載荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；步驟s2：分別設(shè)置極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β均等于0°；步驟s3：基于所述單軸拉伸與等雙軸拉伸載荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1；步驟s4：基于校準(zhǔn)后的第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力步驟s5：基于所述近平面應(yīng)變與簡(jiǎn)單剪切載荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2；步驟s6：基于校準(zhǔn)后的第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力步驟s7：計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；步驟s8：計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力三軸度η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子步驟s9：基于當(dāng)前的權(quán)重因子屈服應(yīng)力σf1和σf2，計(jì)算極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)力σs；其中，所述屈服應(yīng)力σs為獲取到的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力；步驟s10：令α＝α+δα，以更新極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度α，返回步驟s3，直至α的當(dāng)前值不小于180°時(shí)，令α＝0°并執(zhí)行步驟s11；其中，α和δα的取值范圍均為[0，180°]；步驟s11：令β＝β+δβ，以更新極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度β，返回步驟s3，直至β的當(dāng)前值不小于360°時(shí)，即可預(yù)測(cè)出待表征的金屬板材屈服面上不同位置對(duì)應(yīng)的各個(gè)屈服應(yīng)力σs；其中，β和δβ的取值范圍為[0，360°]。

4、優(yōu)選地，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1為：指數(shù)型屈服準(zhǔn)則、耦合型屈服準(zhǔn)則或具有形狀控制因子的屈服準(zhǔn)則；所述第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2為：指數(shù)型屈服準(zhǔn)則、耦合型屈服準(zhǔn)則或具有形狀控制因子的屈服準(zhǔn)則。

5、優(yōu)選地，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1和所述第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2相同或不同。

6、優(yōu)選地，所述步驟s7，具體包括：通過(guò)第一預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；其中，所述第一預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

7、

8、式(1)中，σxx＝cosβcosα,σyy＝cosβsinα,σxy＝sinβ；σxx、σyy和σxy表示柯西應(yīng)力張量的各個(gè)面內(nèi)應(yīng)力分量。

9、優(yōu)選地，所述步驟s8，具體包括：通過(guò)第二預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力三軸度η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子其中，所述第二預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

10、

11、優(yōu)選地，所述步驟s9，具體包括：通過(guò)第三預(yù)設(shè)公式、所述當(dāng)前的權(quán)重因子屈服應(yīng)力和計(jì)算極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的金屬板材的屈服應(yīng)力σs；

12、其中，所述第三預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

13、

14、優(yōu)選地，該表征方法通過(guò)具有編譯功能的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

15、本發(fā)明的有益效果：

16、(1)本發(fā)明提供的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，能夠精確預(yù)測(cè)金屬板材在單軸拉伸、等雙軸拉伸、近平面應(yīng)變和簡(jiǎn)單剪切載荷下的屈服應(yīng)力。

17、(2)本發(fā)明提供的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，僅整合兩種簡(jiǎn)單屈服準(zhǔn)則計(jì)算的金屬板材的屈服應(yīng)力，便可獲取高精度表征結(jié)果，在顯著提高金屬板材各向異性屈服行為表征精度的同時(shí)，避免了通過(guò)增加各向異性系數(shù)以提高屈服準(zhǔn)則表征精度的復(fù)雜開發(fā)過(guò)程。

18、(3)本發(fā)明提供的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，與現(xiàn)有的屈服準(zhǔn)則開發(fā)技術(shù)相比，具備用戶友好性的明顯優(yōu)勢(shì)。具體地，即使是不屬于本領(lǐng)域的非專業(yè)人員，也可以熟練地使用本方法對(duì)金屬板材的各向異性屈服行為進(jìn)行高精度地表征。

19、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1為：指數(shù)型屈服準(zhǔn)則、耦合型屈服準(zhǔn)則或具有形狀控制因子的屈服準(zhǔn)則；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述第一個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f1和所述第二個(gè)選定屈服準(zhǔn)則f2相同或不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述步驟s7，具體包括：通過(guò)第一預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述步驟s8，具體包括：通過(guò)第二預(yù)設(shè)公式，計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力三軸度η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子其中，所述第二預(yù)設(shè)公式的表達(dá)式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，所述步驟s9，具體包括：通過(guò)第三預(yù)設(shè)公式、所述當(dāng)前的權(quán)重因子屈服應(yīng)力和計(jì)算極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β對(duì)應(yīng)的金屬板材的屈服應(yīng)力σs；

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的金屬板材各向異性屈服行為的表征方法，其特征在于，該表征方法通過(guò)具有編譯功能的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種金屬板材各向異性屈服行為的表征方法。該表征方法包括：進(jìn)行待表征金屬板材的力學(xué)試驗(yàn)；設(shè)置極坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角α和β均為0°；校準(zhǔn)屈服準(zhǔn)則f<subgt;1</subgt;；計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力校準(zhǔn)屈服準(zhǔn)則f<subgt;2</subgt;；計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力計(jì)算當(dāng)前極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的應(yīng)力三軸度η；計(jì)算當(dāng)前η對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子計(jì)算極坐標(biāo)系的α和β對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)力σ<subgt;s</subgt;；σ<subgt;s</subgt;為獲取到的待表征金屬板材的屈服應(yīng)力；令α＝α+Δα，返回校準(zhǔn)f<subgt;1</subgt;的步驟，直至α的當(dāng)前值不小于180°時(shí)，令α＝0°并執(zhí)行下一步驟；令β＝β+Δβ，返回校準(zhǔn)f<subgt;1</subgt;的步驟，直至β的當(dāng)前值不小于360°時(shí)，即可預(yù)測(cè)出待表征的金屬板材屈服面上不同位置對(duì)應(yīng)的各個(gè)屈服應(yīng)力σ<subgt;s</subgt;。本發(fā)明能夠簡(jiǎn)單地和精確地表征金屬板材在塑性變形過(guò)程中的各向異性屈服行為。

技術(shù)研發(fā)人員：都凱,任彥強(qiáng),董麗,張樑,孫亮,張志遠(yuǎn),曹方茁,林雪健,鄭博文,王志豪,王統(tǒng),劉桐宇,王新,鄭文濤,袁曉光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9