板料成形的仿真精度主要取決于描述材料塑性變形特征的塑性本構(gòu)關(guān)系。而塑性本構(gòu)關(guān)系的預測能力則是由在不同應力狀態(tài)下所獲得的實驗數(shù)據(jù)所定義。用于描述板材塑性變形特性的實驗數(shù)據(jù)包括初始屈服、后續(xù)強化以及各向異性塑性變形參數(shù)等。為了應用不同的實驗數(shù)據(jù)來恰當?shù)乇碚鞣抡嫠玫牟牧夏Ｐ?首先需要了解仿真成形零件的主要加載應力特性;其次需要合理應用由不同實驗方法所獲得的實驗數(shù)據(jù),使所定義的材料塑性本構(gòu)模型能夠充分反映出材料在整個均勻塑性變形過程中所表現(xiàn)出的材料強化與塑性變形特性,而非局部區(qū)域或者某一特定點處的實驗特性。分析了應用不同實驗數(shù)據(jù)定義仿真材料塑性本構(gòu)關(guān)系對模擬結(jié)果所產(chǎn)生的不同影響。提出在應用材料的一些特殊實驗結(jié)果時,除了需要考慮選擇不同的流動準則,還需要考慮所涉及的塑性本構(gòu)關(guān)系是否可以充分揭示出材料所對應的實驗特性。 

【文章來源】：塑性工程學報. 2020,27(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

各向異性參數(shù)在拉伸過程中的變化

雙拉實驗與剪切實驗的不同之處在于它們之間的應力狀態(tài)不同。雖然應力和應變分量在不同切面上可以進行等效轉(zhuǎn)換，但是這種轉(zhuǎn)換只是屬于數(shù)學量值上基于力平衡原理的轉(zhuǎn)換，而不是材料物理變形特性上的等效轉(zhuǎn)換。一個實際加載應力狀態(tài)發(fā)生屈服并不意味著其等效坐標轉(zhuǎn)換后的應力值在對應的加載面上也會發(fā)生屈服。另外，需要清楚的是應力-應變關(guān)系是不能進行等效坐標轉(zhuǎn)換的。因此，只有分析真實加載面上的應力分量特性，而不是轉(zhuǎn)換后的截平面上的應力分量，才能反映出材料對應真實加載應力狀態(tài)的塑性變形特性。例如，圖7所示的由正應力σ1和σ3平面轉(zhuǎn)換到τmax平面的情況[7]，即:如果設σ1為單向拉伸時的屈服應力σt，即σt=σ1(或等于等值雙拉應力狀態(tài)時沿厚度方向的單向壓縮應力)，而σ3=0 MPa，則單向拉伸屈服應力轉(zhuǎn)換到沿45°方向平面上的剪應力值為:

上述關(guān)系表明，由各向異性參數(shù)定義的塑性位勢方程，對應加載應力狀態(tài)σx/σy=-1時，預測結(jié)果并不等效于由純剪切應力狀態(tài)所產(chǎn)生的平面塑性應變狀態(tài)。這一特性可由塑性位勢軌跡圖簡單地表示出來，如圖8所示。σx=τp=-σy應力點處的梯度方向?qū)木褪撬苄詰兊牧鲃臃较�。該結(jié)果表明，應力分量在不同截面上的平衡等效轉(zhuǎn)換并不包含應力-應變關(guān)系的等效轉(zhuǎn)換。如果需要滿足剪切狀態(tài)下的塑性流動特性，則必須對塑性位勢加以限制，使之滿足平面應變狀態(tài)，如圖9所示[31]。由圖9可以看到，經(jīng)過平面應變制約后的塑性位勢軌跡與原有屈服軌跡(遵循相關(guān)聯(lián)流動準則)表現(xiàn)出了明顯的不同。明確坐標轉(zhuǎn)換的物理含義對于應用不同的實驗數(shù)據(jù)定義仿真材料模型非常重要。很多實驗數(shù)據(jù)是以相對于軋制方向呈現(xiàn)不同方位的主應力方向而獲得的，當以轉(zhuǎn)換坐標的形式應用這些實驗數(shù)據(jù)時，必然會帶來應力分量狀態(tài)的改變，因此，這些在實驗坐標下呈現(xiàn)出的塑性變形特性并不等效于仿真模型所模擬的加載應力狀態(tài)，需要清楚，用實驗數(shù)據(jù)定義本構(gòu)模型時所涉及的坐標轉(zhuǎn)換只是實驗應力、應變分量在量值上的平衡轉(zhuǎn)換�；趯Ψ抡骖A測準確性的期許，更希望能用真實的實驗數(shù)據(jù)來反映材料的塑性變形特性，而不是基于坐標轉(zhuǎn)換得到的實驗數(shù)據(jù)，這將使仿真材料模型得到進一步完善，使之實現(xiàn)預測加載狀態(tài)與實驗數(shù)據(jù)之間滿足等效的對應關(guān)系。圖9 依據(jù)剪切實驗數(shù)據(jù)將σx/σy=-1應力狀態(tài)限制為平面應變流動特性

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3591848