逆法識別金屬板料在頸縮階段的流動曲線.pdf

1、有限元方法和計算機輔助仿真分析軟件(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程的仿真需要定義材料在大應(yīng)變處對應(yīng)的流動曲線，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驗獲得，而在實驗過程中常用的普通接觸式引伸計法無法準確給出材料在大變形階段的真應(yīng)力應(yīng)變曲線。本篇研究內(nèi)容主要展示了一種逆向識別方法，聯(lián)合有限元仿真和普通拉伸實驗獲取金屬板料在大變形階段

2、的流動曲線。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(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，高強鋼和鋁合金材料在汽車制造中的使用量越來越大。本文選擇低碳鋼Q195、鋁合金AL6061和高強鋼HSLA350三種典型板料作為研究對象。首先按照國標設(shè)計并加工標準試樣。使用引伸計初步得到三種材料試件的拉伸力-伸長量曲線。經(jīng)過數(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程中測量厚向異性系數(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)和為了與實驗力-伸長量曲線

4、作比較而對應(yīng)設(shè)置的輸出項。
　　(3)結(jié)合實驗與仿真，給出一種逆向識別方法。以實驗力-伸長量曲線為標桿，不斷外推修正流動曲線直至仿真力-伸長量曲線收斂到實驗力-伸長量曲線。最終得出三種板料直至集中性失穩(wěn)前的全流動曲線。
　　(4)在得出材料完整的直至頸縮階段的流動應(yīng)力曲線后，建立多個不同的硬化函數(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