[发明专利]铝合金板材电致塑性渐进成形破裂的预测方法及预测系统

说明书

本发明公开了一种铝合金板材电致塑性渐进成形破裂的预测方法，包括：获取基础参数和成形电流；在工具头模型上施加载荷和成形电流，根据基础参数，对铝合金板材网格模型进行渐进成形数值分析，获得铝合金板材网格模型中每个节点的等效应变、应变速率、电流密度、静水应力和等效应力；根据电流密度和应变速率，确定每个节点基于Oyane韧性破裂准则的材料系数；根据每个节点的材料系数、静水应力、等效应力、等效应变和Oyane韧性破裂准则，确定每个节点的韧性破裂积分值；根据韧性破裂积分值确定所述铝合金板材在所述电致塑性渐进成形中的破裂行为；上述方法提高了铝合金电致塑性渐进成形破裂行为的预测精度。

技术领域

本申请涉及铝合金塑性成形技术领域，尤其涉及一种铝合金板材电致塑性渐进成形破裂的预测方法及预测系统。

背景技术

板材渐进成形是一种新兴的板材塑性加工工艺，以自动化程度高、无需模具、成形力小等工艺优势，在汽车制造、航空航天、医疗、艺术雕刻、日用五金等领域已得到广泛应用。但是在渐进成形过程中，板材由于受拉失稳易产生破裂缺陷，大大增加了目标制件的废品率，已成为制约板材渐进成形技术发展的瓶颈之一。

为了改进板材渐进成形工艺，目前开始在板材渐进成形工艺中通入电流并研究材料的电致塑性效应的影响。电致塑性效应是材料在电(包括脉冲电流、电子束、电场等电刺激)的作用下，发生的变形抗力降低、塑性增强的一种现象。电致塑性效应是焦耳热效应、磁压缩效应，集肤效应及纯电塑性效应等多种物理效应共同作用的结果，利用电致塑性效应，不但能够降低流动应力，提高材料塑性，在一定程度上改善制品的组织性能，同时可以避免加热和热处理的不足之处。

目前在板材成形前先通过数值模拟预测板料在渐进成形过程中的破裂行为，成为指导板料生产工艺和渐进成形工艺的重要参考。但由于影响铝合金板料电致塑性渐进成形破裂的因素是多种多样的且与铝合金的材料特性直接相关，因此现存的不考虑电致塑性效应的常规渐进成形的数值模拟方案，无法应用于电致塑性渐进成形的数值模拟，同时也无法套用别的材料，如钢、钛合金板料的渐进成形数值模拟方案，否则铝合金板料通过数值模拟预测的断裂行为与实际成形时的断裂行为之间存在很大的误差。

发明内容

本发明提供了一种铝合金板材电致塑性渐进成形破裂的预测方法及预测系统，以解决或者部分解决铝合金板料的电致塑性渐进成形破裂行为的数值模拟预测结果与实际成形时的破裂行为之间存在明显误差的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种铝合金板材电致塑性渐进成形破裂的预测方法，包括：

获取铝合金板材电致塑性渐进成形的基础参数和成形电流；

构建有限元分析模型，所述有限元分析模型包括铝合金板材网格模型和工具头模型；

在所述工具头模型上施加载荷和所述成形电流，根据所述基础参数，对所述铝合金板材网格模型进行渐进成形数值分析，获得所述铝合金板材网格模型中每个节点的等效应变、应变速率、电流密度、静水应力和等效应力；

根据所述电流密度和所述应变速率，确定每个节点基于Oyane韧性破裂准则的材料系数；

根据每个节点的所述材料系数、所述静水应力、所述等效应力、所述等效应变和所述Oyane韧性破裂准则，确定每个节点的韧性破裂积分值；

根据所述每个节点的韧性破裂积分值，确定所述铝合金板材在所述电致塑性渐进成形中的破裂行为。

可选的，所述材料系数包括第一材料系数和第二材料系数；

所述Oyane韧性破裂准则的数学式为：

其中，I为所述韧性破裂积分值；

C₁为所述第一材料系数；