逆法識(shí)別金屬板料在頸縮階段的流動(dòng)曲線.pdf

1、有限元方法和計(jì)算機(jī)輔助仿真分析軟件(CAE)廣泛應(yīng)用于汽車研發(fā)領(lǐng)域，有助于縮短研發(fā)周期和節(jié)約研發(fā)資金。涉及材料大變形的汽車碰撞安全仿真分析和金屬板料成形過(guò)程的仿真需要定義材料在大應(yīng)變處對(duì)應(yīng)的流動(dòng)曲線，即真應(yīng)力-應(yīng)變曲線。材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線通常使用單向拉伸實(shí)驗(yàn)獲得，而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常用的普通接觸式引伸計(jì)法無(wú)法準(zhǔn)確給出材料在大變形階段的真應(yīng)力應(yīng)變曲線。本篇研究?jī)?nèi)容主要展示了一種逆向識(shí)別方法，聯(lián)合有限元仿真和普通拉伸實(shí)驗(yàn)獲取金屬板料在大變形階段

2、的流動(dòng)曲線。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)鋼板是汽車車身常用的金屬材料。隨著汽車輕量化技術(shù)的推廣，高強(qiáng)鋼和鋁合金材料在汽車制造中的使用量越來(lái)越大。本文選擇低碳鋼Q195、鋁合金AL6061和高強(qiáng)鋼HSLA350三種典型板料作為研究對(duì)象。首先按照國(guó)標(biāo)設(shè)計(jì)并加工標(biāo)準(zhǔn)試樣。使用引伸計(jì)初步得到三種材料試件的拉伸力-伸長(zhǎng)量曲線。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后得到工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線、真應(yīng)力-應(yīng)變曲線和真應(yīng)力-塑性應(yīng)變曲線?？紤]到板料各向異性的影響

3、，沿軋制方向、橫向和45°方向截取試件并在拉伸過(guò)程中測(cè)量厚向異性系數(shù)。
　　(2)仿真軟件采用的是有良好非線性仿真性能的通用有限元仿真軟件ABAQUS(R)。仿真過(guò)程中構(gòu)建了合適的有限元模型，能正確仿真分散性失穩(wěn)期間的各向異性塑性變形。在驗(yàn)證階段嘗試比較了多種單元尺寸和ABAQUS中包含的單元類型。最終確定的拉伸試件有限元仿真模型包括合理的結(jié)構(gòu)模型、考慮各向異性屈服的材料模型、兼顧仿真精度和效率的單元參數(shù)和為了與實(shí)驗(yàn)力-伸長(zhǎng)量曲線

4、作比較而對(duì)應(yīng)設(shè)置的輸出項(xiàng)。
　　(3)結(jié)合實(shí)驗(yàn)與仿真，給出一種逆向識(shí)別方法。以實(shí)驗(yàn)力-伸長(zhǎng)量曲線為標(biāo)桿，不斷外推修正流動(dòng)曲線直至仿真力-伸長(zhǎng)量曲線收斂到實(shí)驗(yàn)力-伸長(zhǎng)量曲線。最終得出三種板料直至集中性失穩(wěn)前的全流動(dòng)曲線。
　　(4)在得出材料完整的直至頸縮階段的流動(dòng)應(yīng)力曲線后，建立多個(gè)不同的硬化函數(shù)描述該曲線，并比較擬合結(jié)果，發(fā)現(xiàn)一種改進(jìn)的Hockett-Sherby函數(shù)效果最好并展示了其結(jié)果。此外，結(jié)合Q195拉伸試件的仿真