[发明专利]一种优化冲裁工艺参数的方法

权利要求书

1.一种优化冲裁工艺参数的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)构建冲裁有限元模型：构建冲裁有限元模型对冲裁工艺进行实体建模，所述冲裁有限元模型以剪切修正GTN模型表征冲裁过程中材料损伤演化行为；所述剪切修正GTN模型通过编写ABAQUS用户子程序数值代码，并由vumat接口嵌入ABAQUS；

(2)建立数据库：将不同冲裁工艺参数组合输入所述冲裁有限元模型中，输出目标优化量，得到多组冲裁工艺参数与相应的目标优化量数据，构成数据库；所述冲裁工艺参数包括但不限于冲裁间隙、模具刃口、冲裁速度、约束状态、润滑条件、板料厚度；

(3)构建目标优化量预测模型：结合所述数据库，对人工神经网络模型进行自学习训练，获得目标优化量与冲裁工艺参数之间的函数映射关系，根据映射关系构建目标优化量预测模型；

所述目标优化量为冲裁力或冲裁后断面质量中的一种或两种以上；

所述冲裁有限元模型以孔洞体积分数作为损伤变量预测变形过程中裂纹萌发及扩展情况；

孔洞体积分数增量df由孔洞形核、长大与剪切部分所组成，表示为：

df＝df_growth+df_nucleation+df_shear

式中，df_nucleation、df_growth与df_shear分别为孔洞形核体积分数增量、长大体积分数增量与剪切部分体积分数增量：

df_growth＝(1-f)dε^p:I

式中，k_s为剪切系数，表示纯剪切状态下损伤增长率的大小；S为偏应力张量；I为单位张量；J₃为应力偏量的第三不变量；A为塑性应变控制的孔洞形核系数，假定只在拉应力作用下存在孔洞形核，而在压应力下不发生形核；ε_N为孔洞形核时的平均应变；S_N为孔洞形核标准差；f_n为能够发生微孔洞形核的所有第二相粒子体积分数；为基体的等效塑性应变；ε^p为塑性应变增量；σ_H为平均应力；σ_eq为宏观等效应力；f为孔洞体积分数；

采用剪切修正GTN模型描述冲裁过程中材料损伤演化行为；对凸凹模间板料变形剧烈的区域进行了网格细化，模具刃口处以及板料冲裁区的网格尺寸远小于其他区域的网格尺寸。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述冲裁有限元模型应用前经过调整，所述调整具体步骤为：在冲裁装置上进行试验，同步记录冲裁力-行程曲线，冲裁后测量包含塌角、光亮带、断裂带与毛刺在内的各个冲裁断面特征区尺寸和角度；

将试验过程中的冲裁工艺参数输入冲裁有限元模型中，输出冲裁力-行程曲线、塌角、光亮带、断裂带与毛刺在内的各个冲裁断面特征区尺寸和角度；

将试验结果和有限元模拟结果相比较，判断差值是否在容差范围内，若差值大于容差则调整冲裁有限元模型的参数ε_N、S_N、f_n、f_c、f_F、k_s直至差值小于容差；

f_c为孔洞聚合时的临界孔洞体积分数；f_F为材料发生断裂时的孔洞体积分数。