[发明专利]一种测定等效塑性应变成形极限图的试验与计算方法

说明书

本发明公开了一种测定等效塑性应变成形极限图的试验与计算方法，其步骤包括：测定材料的真实均匀应变和真实断裂应变；计算不同简单应变路径下的主应变和次应变；绘制并修正等效塑性应变成形极限图(EPS‑FLD)。本发明通过理论创新避免了现有技术的各种不足，为新形势下的汽车用钢提供了技术解决方案，同时，将材料均匀成形极限和断裂成形极限的测定集成在单轴拉伸DIC试验中，在无需额外增加试验并可达到更好的技术目标的条件下，无需额外增加试验，节省了宝贵的人力成本和设备成本，因此，本发明具有重要的理论与工程实践意义。

技术领域

本发明涉及一种测定成形极限图的方法，尤其是涉及金属材料的等效塑性应变成形极限图的试验与计算及其修正方法。

背景技术

成形极限图(Forming Limit Diagram，简称FLD)于上个世纪60年代由Keeler(SAEtechnical paper 650535)和Goodwin(SAE technical paper 680093)共同提出。Keeler提出了右半边区域用于板料受双拉变形的简单应变状态区域的分析，Goodwin在Keeler的基础上扩展了左半边区域用于板料受拉-压变形的简单应变状态区域的分析。

FLD描述了在不同简单应变路径下的主应变(纵坐标)和次应变(横坐标)临近局部颈缩状态的极限组合，其简单应变路径覆盖从纯单轴拉伸到纯双轴拉伸状态，对应的简单应变路径β的取值范围为[-0.5,1]。

目前，成形极限图已经被工业界认为是评价板料成形性的有效工具，形成了成熟的行业标准，如GB-T/15825.8-2008(《金属薄板成形性能与试验方法第8部分:成形极限图(FLD)测定指南》)，该标准针对如何测定板料的FLD制定了详细的试验方法和流程。简单说，首先，制作几种简单应变路径下的试验试样并进行试验；其次，试验完成之后，选取并测定临界网格圆的主应变和次应变，在成形极限图中标注测量点；最后，根据测量点的分布状态，拟合得到板料的成形极限曲线(Forming Limit Curve，简称FLC)，其形状一般为“V”字型。

在标准的成形极限图中，测量主应变和次应变的临界网格圆的选取是根据是否处于发生局部颈缩的临界状态为判断标准，具体在工程上的处理方法是：将位于缩颈区但未破裂的网格圆作为临界网格圆，或者，将紧靠缩颈或裂纹的网格圆作为临界网格圆，或者，将与缩颈或裂纹横贯其中部之网格圆相邻的网格圆作为临界网格圆，因此，FLD不能用于在冲压分析中判断材料失效的标准。

然而，在标准的成形极限图中，若测量主应变和次应变的临界网格圆的选取根据是否处于发生断裂的临界状态为判断标准，则拟合得到板料的断裂成形极限(FractureForming Limit，简称FFL)，若简单应变路径β的取值范围为[0,1]，根据体积不变条件：

ε₁+ε₂+ε₃＝0 (1)

在断裂临界状态，厚度方向的应变近似等于常数ε₃≈const.，则(1)式可变为：

ε₁＝-ε₂+const. (2)

因此，在成形极限图中，FFL近似为一条斜率为“-1”的直线。

正是由于FLD为方便研究板料成形极限、评价板料成形性能及解决板料成形领域中众多难题提供了技术基础和实用判据，因此，FLD被集成到了商用冲压仿真软件中用于板料成形严重度的判断标准。

但是，本申请的发明人在实现本发明的过程中，经过研究发现：传统的FLD判据标准在测试方法上存在技术缺陷：

第一，不同简单应变路径下测定的主应变和次应变，对临界网格圆的变形程度判断，难以保证在同一个变形水平，FLC曲线在形式上不符合理论预测结果。