[发明专利]一种成形极限测试方法

说明书

本发明涉及一种成形极限测试方法，包括以下步骤：S1、设计金属极板上的冲压形变结构，包括直流道结构、圆台结构和胀形结构三种类型，确定关键尺寸参数；S2、分别选定上弯角内圆半径r₁和下弯角内圆半径r₂的值，作为计算基值，选择若干组关键尺寸参数，通过有限元仿真获得最大减薄率；确定次应变与主应变之比α；S3、利用冲压装置在试样板上冲压形成相应的冲压形变结构，得到成形极限试样；S4、对成形极限试样上的冲压形变结构进行剖面观察和测量，判断是否出现开裂或颈缩或局部减薄情况，并计算得到应变参数组，得到开裂点、颈缩或局部减薄点和安全点；S5、将所有开裂点、颈缩或局部减薄点、以及安全点，绘制得到成形极限图。

技术领域

本发明涉及金属薄板材料的成形性能测试领域，具体涉及一种成形极限测试方法。

背景技术

成形极限是对板材成形性能的一种定量描述，准确地表征成形极限是解决板材冲压问题，判断冲压工艺好坏的关键，对优化冲压工艺有着重要的意义。通常用成形极限图表征板材的成形极限，通过将板材在各种应力状态下的成形极限点连成曲线得到成形极限曲线，将成形极限曲线绘制在应变空间中称为成形极限图。

现在获得金属板材成形极限图的试验方法是根据国家标准：GB/T15825.8-2008《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》来进行测试。这种方法测试超薄金属极板基材FLD时常面临的困难主要有：1、超薄金属极板基材的厚度通常在0.05～0.1mm，极板特征尺寸通常在1mm以下，在这种厚度的金属板材上印制精密网格(比如直径小于0.2mm)比较困难；2、Nakazima和Marciniak测试使用的试样的尺寸(直径或边长)为180mm，测试结果不能准确地反映超薄金属极板基材小尺度成形(≤1mm)的成形极限；3、传统成形极限测试方法，一次试验仅能获取一个应变路径下的数据，获取完整的成形极限图需要进行大量的试验，效率较低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种成形极限测试方法，能够实现小尺度超薄金属极板基材的成形极限表征问题，方法简单，结果可靠，并且减少成形极限图所需试验次数。

为实现上述目的，本发明提供一种成形极限测试方法，用于金属极板基材的成形极限测试，包括以下步骤：

S1、设计金属极板基材上的冲压形变结构，冲压形变结构包括直流道结构、圆台结构和胀形结构三种类型，且直流道结构、圆台结构和胀形结构都具有上弯角和下弯角；确定冲压形变结构的关键尺寸参数；

S2、对于每种冲压形变结构，分别选定上弯角内圆半径r1和下弯角内圆半径r2的值，作为计算基值，且r₁和r₂都在0.05～0.15mm范围内；然后在计算基值的基础上选择若干组关键尺寸参数，通过有限元仿真获得冲压形变结构在每组关键尺寸参数下的最大减薄率；确定在冲压形变结构的上弯角在计算基值基础上的次应变与主应变之比α；

S3、基于冲压形变结构的计算基值和关键尺寸参数，设计冲压装置；选择合适尺寸的金属极板基材作为试样板，利用冲压装置在试样板上冲压形成相应的冲压形变结构，得到成形极限试样；