[发明专利]基于有限元计算分析的薄板材料塑性成形极限确定方法

摘要

本发明提供一种基于有限元计算分析的薄板材料塑性成形极限确定方法。本发明的方法包括如下步骤：(1)获得薄板材料的弹性模量、泊松比、屈服强度以及屈服后的应力‑应变对应关系；(2)建立起相应的凸模、凹模、压边圈和试样的几何模型；(3)在有限元软件的材料模型中添加相应的材料属性，设置相应的摩擦系数；(4)根据实际压边圈下压量和下压力确定出施加载荷；(5)控制凸模的下压位移，即下压量；(6)对试样进行网格划分；(7)定义计算时间；(8)得到某个试样成形实验时的应力应变演化结果，输出全部单元的应力‑应变云图；(9)利用S‑G滤波器对主应变进行一阶、二阶拟合。本发明为获得薄板冲压成形的准确结果提供了可靠的判断依据和准则。

主权项

1.一种基于有限元计算分析的薄板材料塑性成形极限确定方法，其特征是：该方法包括如下步骤：(1)通过平板拉伸试验获得薄板材料的应力‑应变曲线，然后通过应力‑应变曲线获得薄板材料的弹性模量、泊松比、屈服强度以及屈服后的应力‑应变对应关系，并将实验获得的工程应力‑应变值转换为真实应力‑应变值；(2)在有限元软件中根据成形实验系统实际尺寸建立起相应的凸模、凹模、压边圈和试样的几何模型，其中凸模、凹模、压边圈都设为刚性结构，试样设为弹塑性结构；(3)在有限元软件的材料模型中添加相应的材料属性，设置凸模和试样、凹模和试样以及压边圈与试样间的接触属性，设置相应的摩擦系数；(4)根据实际压边圈下压量和下压力确定出施加载荷，若已知下压力为F，则模型中施加的载荷为F/A，A为压边圈面积；如已知下压量，则模型中施加的载荷为E，其中E为薄板材料的弹性模量，t为薄板厚度；(5)通过设置凸模的下压速度和时间来控制凸模的下压位移，即下压量；(6)对试样进行网格划分；(7)定义计算时间，根据凸模下压速度v和行程s确定出确定合适的下压量L(L＝0.9s～1.1s)和下压总时间(L/v)，利用显式动态求解器进行成形过程的模拟，并在每一个增量步中输出各单元相应的应力应变分量；(8)完成有限元计算以后，可得到某个试样成形实验时的应力应变演化结果，输出全部单元的应力‑应变云图；(9)计算主应变对时间的一阶导数和二阶导数，利用S‑G滤波器对主应变进行一阶、二阶拟合。